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色譜常見問題(9)-氣相色譜進樣

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時間:2018-01-30 17:26:10

在定量分析中的許多問題都與進樣方式有關(guān)。對于各種各樣的樣品盒各種規(guī)格的毛細管色譜柱,在氣相色譜分析中可能接觸到的進樣方式不是簡單唯一的,作為一個氣相色譜分析者,必須為每一種樣品盒氣相柱選擇一個合適的進樣方式

 

選擇進樣方式時必須遵守的原則:

在樣品進入色譜柱的過程中,必須保持其原有的組成,樣品不能發(fā)生任何程度的降解或者致使分離效率下降的活化反應

在樣品進入色譜柱的初始過程中,要能夠使樣品聚焦在盡可能窄的色譜帶中,以獲得尖銳的色譜峰。合理的進樣方式,能夠提高對樣品的分析靈敏度和獲得更好的樣品分離度

 

常用的進樣方式:

分流進樣

不分流進樣

冷柱頭進樣

直接進樣

程序升溫汽化進樣

 

分流進樣

分流進樣在毛細管氣相色譜中是最常見的進樣方法。樣品進入氣化室瞬間氣化,并完成于載氣的混合;在氣化室后的分流點,大部分的氣體被分流放空,僅有極小部分的氣體及樣品進入色譜柱中(被分流放空的氣流與進入色譜柱的氣流之比稱作“分流比”)氣化后的樣品被高速的載氣吹掃過色譜柱中,分離后得到了穩(wěn)定尖銳的色譜峰,然而,樣品中含有低揮發(fā)性的組分時買這些組分還未完全氣化就可能被分流處了系統(tǒng),使這種快速進樣方式容易造成分流歧視。所以對于沸程寬的樣品,這種進樣技術(shù)并不合適。

 

進樣口氣化溫度

 氣化溫度既要使樣品中的所有組分快速完全氣化,又不能使樣品發(fā)生高溫分解,這就需要再實驗中不斷的總結(jié)經(jīng)驗,在不少的樣品分析中氣化溫度的定義還要考慮如何減少“反閃”和降低揮發(fā)性組分由于沒有完全氣化而引起的“分流歧視”,根據(jù)實驗經(jīng)驗,氣化溫度的設定和調(diào)整可以從250℃開始。

分流歧視

進樣后,樣品中的低揮發(fā)性的組分不能瞬間氣化,在樣品蒸氣中,低沸點組分的濃度要高于在未氣化前的原始樣品中的濃度,這種部分組分被濃縮的現(xiàn)象稱作“歧視”,延長進樣后樣品的氣化時間可以明顯的抑制:歧視“作用,但是譜圖中的組分峰同步地被拉寬。

樣品在加熱的進樣器中的時間越長,分流歧視就越少,但峰也會越寬

 

反閃

“反閃“是指這樣的現(xiàn)象:樣品氣化后體積迅速膨脹,當樣品蒸氣體積溢出襯管,與隔墊、進樣口、載氣進口等低溫區(qū)接觸,高沸點的組分在其上冷凝,冷凝的組分會在下一次的進樣中,與新的樣品儀器氣化并被帶入色譜柱中,在譜圖中表現(xiàn)出鬼峰

溢出襯管的樣品蒸氣與系統(tǒng)中金屬表面的“催化中心“接觸,活性組分被破壞。

消除“反閃“可以采用;吹掃進樣口、降低進樣體積、更換大體積襯管、優(yōu)化進樣氣化溫度等措施。

 

吹掃

向進樣口中通入載氣,吹掃隔墊上沉積的污染,并且將污染物沖出清洗排口,過高流速的吹掃氣體同樣會將部分低沸點組分的蒸氣沖出系統(tǒng)。

常用的吹掃氣體流速是0.5-5ml/min

 

樣品量和濃度

氣化分流進樣方法非常適用于高濃度的樣品分析,典型的樣品濃度從0.1到10μg/μl,正常使用的進樣體積多為1μl至2μl,也可進樣達5μl而不會有什么大問題。如果樣品量過大,可能會引起反閃

 

 

不分流進樣

在不分流進樣中,進樣時間較長,樣品從進樣器進入色譜柱需要19-90秒鐘不等,如果樣品在色譜過程發(fā)生前沒有得到濃集,這會導致非常寬的峰形

 

樣品濃集(溶劑效應、低溫冷肼富集)

為了避免長時間的進樣過程對出峰峰寬的影響,樣品在分離前被重新濃集在一條很窄的譜帶中,色譜柱的初始溫度比樣品溶劑沸點低10℃或者更多時,樣品會被重新濃集。然后,當溶劑蒸汽離開進樣器進入到較低溫的色譜柱時,溶劑就在柱頭冷凝成一層液膜,溶質(zhì)蒸汽會在這層液膜上冷凝并濃集,這個現(xiàn)象叫做“溶劑效應“

先于溶劑洗脫出來的峰并不會通過溶劑效應而重新濃集,且峰形有可能扭曲,選擇低沸點的溶劑能夠加強進樣過程中的溶劑效應“,但是選擇的溶劑在進入色譜柱后,如果不能充分地潤濕固定相(例如非極性色譜柱分析甲醇溶解的樣品),就會在柱內(nèi)形成幾米長,厚度不均的溶劑區(qū),樣品因而不可能在進入色譜柱時形成很窄的譜帶,表現(xiàn)出更寬的扭曲的組分峰,這種情況下應當在色譜柱前連接一段未涂覆固定液的去活的保留間隙管以減少或消除這一問題

 

當樣品組分的沸點高于150℃或者高于柱初溫度50℃時,樣品會自行在,柱頭濃集成窄的譜帶而不需要“溶劑效應”,這種現(xiàn)象陳祚“冷肼富集”

 溶劑效應和冷肼可以通過設置程序升溫來獲得

 

樣品量

注射樣品體積應限制在2μL的范圍內(nèi),以避免樣品對襯管和色譜柱的過載,樣品體積必須是可重現(xiàn)的,以獲得重現(xiàn)的保留時間和定量數(shù)據(jù)

 


冷柱頭進樣

冷柱頭進樣消除了寬沸點樣品的失真和活性組分的吸附和分解,柱效和分離精度都很高,像不分流進樣一樣,如果樣品溶劑不能充分潤濕色譜柱固定相,需要再柱前連接一段未涂覆固定液的去活毛細管。

樣品被“冷”注射到色譜柱頭(此時色譜柱的溫度低于溶劑的沸點),溶劑充分潤濕固定相,同時樣品在色譜柱的柱頭形成樣品帶,樣品的高沸點組分被分配到固定相中;在載氣的作用下,溶劑揮發(fā),樣品帶的前端的低沸點組分也被濃集。

很明顯,樣品中的各組分在樣品帶中的濃度分布不再是平均的,譜圖表現(xiàn)為譜峰加寬。但是在一般的應用中,這部分的譜峰變化是完全可以被忽略的。使用柱頭進樣會得到很好地定量效果。

如果樣品與溶劑的沸點差別很大,可以選擇拋物線型升溫曲線;樣品與溶劑的沸點相近,升溫程序可以忽略溶劑的影響。

大口徑毛細管色譜柱非常適合直接柱頭進樣。在需要更高分離度的情況下,選擇使用小口徑毛細管柱并在其前面連接一段大口徑未涂覆固定液的去活毛細管。

 

樣品量

樣品量在0.5μl至2μl之間時,可以被直接注射到溫度低于溶劑沸點的色譜柱中,如果希望得到很短的樣品帶,一次注射的樣品量應該限制在1μL之內(nèi)。


 

直接進樣

直接進樣與冷柱頭進樣有明顯的區(qū)別。直接進樣的樣品是在獨立加熱的進樣氣化室中完成閃蒸過程,而冷柱頭進樣裝置無墊片,樣品沒有閃蒸氣化過程,樣品是直接“冷”注射到色譜中。

 

程序升溫氣化進樣

在程序升溫氣化進樣過程中,首先液體樣品被“冷“注射到低溫的玻璃襯管中,然后抽出進樣針頭,由程序定義的溫度控制器加熱進樣區(qū),這種進樣方法可以根據(jù)樣品的熱穩(wěn)定性、進樣量、分樣的靈敏度等要求,選擇”冷不分流進樣(全部樣品進入色譜柱中)“、“冷溶劑分流進樣(將溶劑分離掉)”、“熱或冷氣化分流進樣”等程序模式。


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