氣相色譜儀操作條件的選擇,常常決定是否能夠達(dá)到分離的目的,而選擇試驗(yàn)條件的主要依據(jù)是范氏方程和分離度與各種色譜參數(shù)的關(guān)系式。氣相色譜柱分析條件的選擇主要包括柱溫、載氣種類和流速等的選擇。適當(dāng)?shù)姆治鰲l件,可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成分析工作,并達(dá)到良好的定性定量目的。在日常工作中,如何進(jìn)行色譜柱分析條件的選擇呢?
柱溫的選擇
柱溫是影響分析時(shí)間和分離度的重要因素。選擇柱溫的依據(jù)是樣品的沸點(diǎn)范圍,固定液的配比,允許使用溫度,以及檢測器的靈敏度。
柱溫主要影響分配系數(shù)、容量因子以及組分在流動(dòng)相和固定相中的擴(kuò)散系數(shù),從而影響分離度和分析時(shí)間。選擇溫柱的原則,一般是在使難分離物質(zhì)對(duì)達(dá)到要求的分離度條件下,盡可能采用低溫柱,其優(yōu)點(diǎn)是可以增加固定相的選擇性,降低組分在流動(dòng)相中的縱向擴(kuò)散,提高柱效,減少固定液的流失、延長柱壽命和降低檢測器的本底。
提高柱溫可以使保留時(shí)間減少,加快分析速度,使樣品中組分完全流出,但是分離效果不好。降低柱溫,樣品有較大的分配系數(shù),選擇性高,有利于分離。但溫度過低,容易引起峰形拖尾或前伸,并且分析時(shí)間長。可根據(jù)固定液的使用溫度極限和樣品組分沸點(diǎn)調(diào)節(jié)柱溫。
對(duì)于高沸點(diǎn)混合物,在保證分離完全的前提下,盡量降低柱溫。可在低于分析物沸點(diǎn)180℃~200℃的柱溫下進(jìn)行分析;對(duì)沸點(diǎn)不太高(200~300℃)的樣品,柱溫可選100℃以下;對(duì)于氣體、氣態(tài)烴等低沸點(diǎn)混合物,一般選擇室溫或50℃以下進(jìn)行分析。對(duì)于寬沸程樣品,需采用程序升溫法進(jìn)行分離,即柱溫按預(yù)先設(shè)定的程序隨時(shí)間成線性或非線性增加,從而獲得最佳的分離效果。
載氣的選擇
一般說來,痕量分析或毛細(xì)管色譜的載氣純化程度,要高于常規(guī)分析。特別是電子捕獲、熱導(dǎo)池檢測器,載氣純度直接影響靈敏度和穩(wěn)定性,一定要嚴(yán)格凈化。
根據(jù)分析對(duì)象,對(duì)于色譜柱的類型,操作儀器的檔次和具體檢測器,若使用不合要求的低純度氣體,不良影響有以下幾種可能:
a.樣品失真或消失:如H2O氣使氯硅樣品水解;
b.色譜柱失效:H2O,CO2使分子篩柱失去活性,H2O氣使聚脂類固定液分解,O2使PEG固定液斷鏈;
c.有時(shí)某些氣體雜質(zhì)和固定液相互作用而產(chǎn)生假峰;
d.對(duì)柱保留特性的影響:如H2O 對(duì)聚乙二醇等親水性固定液的保留指數(shù)會(huì)有所增加,載氣中氧含量過高時(shí),無論是極性或是非極性固定液柱的保留特性,都會(huì)產(chǎn)生變化,使用時(shí)間越長影響越大;
e.檢測器:TCD:信噪比減小,無法調(diào)零,線性變窄,文獻(xiàn)中的校正因子不能使用,氧含量過大,使元件在高溫時(shí)加速老化,減少壽命;FID:特別是在Dt≤1×10-11/S下操作時(shí),CH4等有機(jī)雜質(zhì)會(huì)使基流激增,噪聲加大不能進(jìn)行微量分析;
f.在做程序升溫操作時(shí),載氣中的某些雜質(zhì),在低溫時(shí)保留在色譜柱中,當(dāng)柱溫升高時(shí)不但引起基線漂移,還可能在譜圖上出現(xiàn)比較寬的“假峰”;
g.儀器影響:各類過濾器加速失效;調(diào)節(jié)閥(穩(wěn)壓閥,穩(wěn)流閥,針形閥) 被污染,氣阻堵塞,調(diào)節(jié)精度降低或失靈;氣路系統(tǒng)被污染,若要恢復(fù)儀器在高靈敏度情況下操作,有時(shí)要吹洗很長時(shí)間(可能一周以上), 污染嚴(yán)重時(shí)有時(shí)再也無法恢復(fù);對(duì)于FID,水蒸氣會(huì)影響分析結(jié)果,直至影響檢測器的壽命;對(duì)ECD和TCD的壽命最明顯,這點(diǎn)應(yīng)引起用戶特別注意。
載氣的壓力與流速的選擇
載氣壓力對(duì)柱效率有直接的影響。如提高柱內(nèi)壓力,有助于提高柱效率。但只提高入口壓力,使流速加大且壓降太大時(shí),反而會(huì)降低柱效率,因此也必須提高出口壓力。一般采用在柱后加裝適當(dāng)氣阻的方法來解決這一問題。
載氣流速主要影響分離效率和分析時(shí)間。為獲得高柱效,應(yīng)選用最佳流速,但所需分析時(shí)間較長。為縮短分析時(shí)間,一般選擇載氣速度要高于最佳流速,此時(shí)柱效雖稍有下降,卻節(jié)省了很多分析的時(shí)間。常用的載氣速度流速為20~80mL/min。
對(duì)于FID 或FPD 檢測器,氫氣和空氣的比例是影響分離度和靈敏度的重要因素,只有反復(fù)試驗(yàn),才能確定最適合的比例。對(duì)于填充柱色譜柱,載氣流入方向要盡量與色譜柱內(nèi)固定相裝填方向一致,以減小壓差,提高效率。
進(jìn)樣量的選擇
進(jìn)樣量的多少直接影響譜帶的初始寬度。因此,只要檢測器的靈敏度足夠高,進(jìn)樣量越少,越有利于得到良好的分離。一般情況下,柱越長,管徑越粗,組分的容量因子越大,則允許的進(jìn)樣量越多。一般氣體進(jìn)樣量在1~10mL,液體進(jìn)樣量在0.5~10μL 之間,可取得較好的分析效果。此外,進(jìn)樣速度要快,進(jìn)樣時(shí)間要短,以減少縱向擴(kuò)散,有利于提高柱效。
氣化室溫度的選擇
氣化溫度取決于樣品的揮發(fā)性、沸點(diǎn)范圍及進(jìn)樣量等因素。氣化溫度選擇不當(dāng),會(huì)使柱效下降。通常氣化室的溫度選擇為樣品沸點(diǎn)或高于沸點(diǎn),以保證樣品能瞬間氣化;但不要超過沸點(diǎn)50℃以上,以防止樣品分解。
對(duì)于一般的氣相色譜分析,氣化溫度比柱溫高10~50℃即可。但對(duì)于某些高沸點(diǎn)組分或熱穩(wěn)定性差的組分,在其沸點(diǎn)左右分析會(huì)產(chǎn)生分解現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)采取的措施是減少進(jìn)樣量,采用高靈敏度檢測器,氣化室溫度的選擇應(yīng)低于其沸點(diǎn)100~200℃。
從以上介紹的選擇原則可以看出,各種條件往往同時(shí)影響色譜柱的選擇性和效率,它們之間既密切聯(lián)系又互相制約。因此在實(shí)際分析中,要作綜合考慮,靈活地運(yùn)用這些原則,既要保證良好的選擇性,又要保證分離效率,合理地選擇最佳色譜分析條件。