半挥发样品组中半挥发性化合物检测方案(毛细管柱)

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实验部分 www.agilent.com/chem/cn 使用通过惰性检测的 Agilent J&W DB-5ms超高惰性色谱柱分析半挥发性化合物 作者 引言 Kenneth LynamAgilent Technologies， Inc.2850 Centerville RoadWilmington， DE 19808-1610USA 摘要 安捷伦科技公司已经实施了新的测试 GC 色谱柱惰性的方法，可以更为有效地评价色谱柱的惰性。这个新的测试方法使用极为严格的测试混合标样，用以深入研究色谱柱的惰性，对建立柱惰性基准的一些测试物如1-丙酸、4-甲基吡啶、和三甲基磷酸酯的评价进行了讨论，这一惰性检测基准后来扩展到实际应用中具有挑战性的半挥发样品组。对一些分析物物2，4-二硝基酚、苯甲酸和对二氨基联苯的分析，使用Agilent J&WDB-5超高惰性毛细管气相色谱柱，明显地显示出它的惰性优越性。 在全球环境实验室使用类似USEPA 方法8270[1]分析半挥发性物是十分重要的任务。分析一些活性很强的物质对分析工作者、仪器供应商和色谱柱制造商在惰性的要求上具有很强的挑战性。酸性化合物如苯甲酸或2，4-二硝基酚，连同强碱性化合物如嘧啶或对二氨基联苯是半挥发样品组中的活性组分，这些可电离的基团特别容易在样品流路(包括色谱柱本身)的活性表面上被吸附。对活性化学组分的有效分析，仪器系统和色谱柱二者的情性是十分重要的。 多年来使用 Grob 混合物[2]做标准来评估毛细管气相色谱柱，这一混合物包括一系列烷烃、取代酚(酸性组分)、胺(碱性组分)，醇和二醇，实际在历史上所有的毛细管柱厂家都使用 Grob 混合物或类似测试混合物评价色谱柱的性能。这一混合物可以很好地评价色谱柱柱效、进样系统对溶质歧视的适应性、以及关键溶质在色谱流路中的吸附性，在这些混合物中对惰性的评估是基于单一酸和单一碱，虽然有价值，但是用于现代毛细管GC 严格的惰性要求是不够[3-4]的，现代毛细管 GC 的应用要求有一个更为全面的方法来研究色谱柱的惰性性能。 色谱柱的基准惰性检测在一台配有7683B 自动进样器和FID的Agilent 6890N GC上进行，在配有7683B 自动进样器的 6890N GC/5975B MSD 上完成半挥发物应用-专有色谱的测定。 表1和表2列出用于每个色谱系统的色谱条件，表3列出本实验流路中使用的消耗品和配件。 表1. 6890N/FID 系统的色谱条件 GC： Agilent 6890N 进样器 Agilent 7683B， 0.5 pL 进样针(安捷伦部件号 5188-5246)， 0.02 pL分流进样，每种化合物 进到色谱柱上1ng 载气 氢气，恒压， 38 cm/s 进样口 分流/不分流，250°℃， 1.4 mL/min 柱流量，分流流量900 mL/min， 2.0 min时 打开载气节省，流量75 mL/min. 进样口衬管 去活、单细径锥，装玻璃毛(安捷伦部件号 5183-4647) 色谱柱 Agilent J&W DB-5ms 超高惰性 30mx 0.25 mm x0.25 pm (122-5532UI) 柱箱 65°C恒温 检测器 FID， 325°C， 450 mL/min 空气， 40 mL/min 氢气， 45 mL/min 氮气尾吹 表2. 6890N/5975B MSD 系统的色谱条件 GC Agilent 6890N/5975B MSD 进样器 Agilent 7683B， 5.0pL进样针(安捷伦部件号 5181-5246)， 1.0-pL不分流进样，每种化合物 进到色谱柱上5 ng 载气 氦气，恒流， 30 cm/s 进样口 分流/不分流，260°C，53.7 mL/min 总流量， 在 0.5min 时打开吹扫流量 50 mL/min， 在03min 时打开载气节省，流量 80 mL/min 进样口衬管 去活、单细径锥，装玻璃毛(安捷伦部件号 5183-4647) 色谱柱 Agilent J&W DB-5ms 超高惰性30m x 0.25 mm x0.25 pm (安捷伦部件号 122-5532UI) 柱箱 40℃(1 min)到100°℃(15C/min)， 10°℃到210°℃(1min)， 以5°C/min到 检测器 310 °℃ (8min) MSD 离子源 300°℃， 四极杆180℃， 传输线290°℃， 扫描范围50-550 AMU 样品制备 ( 基准惰性评估测试标样购自 Sigma Alrich (Milwaukee， WI53201，USA).， 二氯 乙烷是 Burdick and Jackson 光谱纯级，完全购自VWR International (West Chester， P A 19380， USA)， 半挥发性物质标准(USEPA 8 270)溶液来自 Ult r a Scientific (North Kingstown， RI 02852， USA) 或 AccuStandard (New Haven， CT 06513， USA)。 ) 溶液制备使用二氯乙烷溶剂和A 级移液管和容量瓶。 结果与讨论 超高惰性柱的基准惰性检测 -种快速评价色谱系统和这-一系统色谱柱部件的方法是向这一系统注射特定的具有挑战性的分析混合物，很好的样品回收率和峰形可以快速全面地显示进样系统的功能，并为色谱柱建立一个惰性检测基准，这一基准惰性检测可以用作成功分析化学活性组分(像半挥发性样品组合中的成分)的预测。采取使用更为苛刻的混合物的途径来保证色谱柱的惰性，对每一根色谱柱都提供一份超高惰性色谱柱的基准惰性。 这一应用报告举例说明实施更为严格的测试方法，来保证 GC毛细管柱的惰性，所选择的惰性测试混合标样包含1-丙酸、4-甲基吡啶、三甲基磷酸酯、和1-庚醇，主要的柱评价标准包括正癸烷在 k'=5时的柱效、样品的峰形、以及4-甲基吡啶与三甲基磷酸酯相对于临近烷烃的峰高比，活性组分如4-甲基吡啶与三甲基 磷酸酯相对于弱活性烷烃的峰高比说明对活性分析物的表面活性的程度，大峰高比说明惰性好。使用这些苛刻测试物的测试手段来评估对酸碱性物质惰性的评价，这一测试方法提升了柱惰性 QC检测的水平，并建立了一套可靠的色谱柱标准。 图1是超高惰性DB-5ms Ultra 色谱柱基准惰性检测结果，请注意三甲基磷酸酯的峰形，这一化合物在样品的色谱图中略有一些拖尾，对这一被分析物来说已经是好的峰形了，从观察到被分析物峰的拖尾说明这一方法是一种很好的评价色谱柱惰性的手段，在一支性能不好的色谱柱上，这一化合物就完全不会出峰。 柱性能的评估除去新的用于基准惰性测试以外，还着眼以下专用于USEPA 方法8270的化合物组，这些半挥发性混合物包括N-亚硝基二甲胺、苯胺、苯甲酸、2，4-二硝基酚、4-硝基酚、2-甲基-4，6-二硝基酚、五氯酚、4-氨基联苯、对二氨基联苯、3，3-二氯对二氨基联苯、苯并[b]荧蒽、苯并 [k]荧蒽和建议的内标物。所选的这些物质的极性从碱到酸，从最快流出的硝基胺到晚流出的多环芳烃(PAHs)，图2是部分具有挑战性分析混合物的总离子流色谱，每个化合物进5 ng到色谱柱中。 3 2 5 4 1 1-丙酸 2 1-辛希 3 n-辛醇 44-甲基嘧啶567 8 n-壬烷 1 三甲基磷酸酯 1，2-戊二醇 n-丙基苯 11 8 9 9 1-庚醇 10 10)3-辛酮 11 n-癸烷 7 6 0 2 3 5 6 0 9 min 图1. 基准惰性测试色谱图， 在Agilent J&W DB-5ms 超高惰性色谱柱(安捷伦部件号122-5532UI) 上加载1 ng/组分，色谱条件见表1，所用消耗品见表3 图2. 部分半挥发物测试色谱，每个化合物进 5 ng到 Agilent J&W DB-5ms 超高惰性色谱柱中(安捷伦部件号 122-5532UI)， 色谱条件列在表2中，消耗品列在表3中 适于USEPA 8270 系统的一个关键性评价标准，是2，4-二硝基酚和最为靠近它流出的内标物二氢造-D10的响应因子。最低可以接受的平均响应因子(在整个浓度范围内)是0.050，典型的范围在0.1到0.2.之间。这一响应在较低浓度时趋于降低，并且当色谱系统或标样开始变差时这一响应也趋于降低。在图2中2，4-二硝基酚的响应因子大于0.1，4-硝基酚的响应因子大于0.2，它们的浓度均为5 ug/mL，即使在低标样浓度时这一数值也标志色谱柱性能优良。 对半挥发物分析，对二氨基联苯的回收率是另外一个活性性能的标志。特殊的碱在进样口中遭到热裂解，并且在溶液中会被氧化。进样口温度高于260°C时，对二氨基联苯的回收率会急剧下降，在设定注射口温度时要平衡对二氨基联苯的回收率和重组分多环芳烃的洗脱情况。把注射口温度设定为260°C对二氨基 联苯的回收率好，同时注射口的热量也足够把较高分子质量的多环芳烃挥发。 半挥发性宽范围的混合物 图3显示在色谱柱上注入5 ng 宽范围半挥发性分析物，这是一组宽范围混合物，把AccuStandard@半挥发性混合物1，2， 3， 4a， 4b，5和6，全部标称浓度为5 ug/mL， 总共有93个半挥发性化合物，它们的沸点从很低的N-亚硝基二甲胺到高的苯并[g，h，i]花。此外，这一混合物代表着各种极性的分析物，在图3中有阴影的区域表明高碱性化合物对二氨基联苯的色谱峰和它的峰形，以及相对于临近它的荧蒽的响应值，即使在这一宽范围混合物中对二氨基联苯也给出很好的响应和峰形。 1234荧蒽5 苯并[g，h，i] 图3. 半挥发(宽范围混合物)测试色谱图，每个化合物有5 ng 进到 Agilent J&W DB-5ms 超高惰性色谱柱中(安捷伦部件号122-5532UI)，色谱条件列在表2中，消列品列在表3中。把几个要注意的化合物标出，表明是最早和最晚流出化合物，对二氨基联苯(峰3)和荧蒽(峰4) 结论 用苛刻的测试样品对色谱柱惰性进行严格测试，保证它的一致和可靠的色谱柱惰性，可用于活性化合物的分析。具有挑战性的样品如1-丙酸、4-甲基吡啶和三甲基磷酸酯作为色谱柱对活性分析物惰性的预测指示剂，它们要优于许多色谱柱厂家使用的 Grob混合物。通过了这些活性高的测试样品进行测试的色谱柱，明确具有严格意义的惰性。 具有严格意义的惰性色谱柱，为分析化学家提供了初始半挥发物分析的平台。在这一系列使用超高惰性DB-5ms 色谱柱的实验证明它有非常优越的惰性，可用于半挥发物样品中一些极难分析的组分，包括N-亚硝基二甲胺、2，4-二硝基酚、4-硝基酚和对二氨基联苯。对这些极难分析的组分，即使在柱上只加载5ng 样品也可以得到很好的回收率和好的峰形，这表示在这些新的超高惰性 DB-5ms 色谱柱上可以成功地分析半挥发性样品。 ( 参考文献 ) ( 1.US EPA Method 8270D， Revision 4， February2007，“Semivolatile Organic Compounds by GasChromatography/Mass Spectrometry (GC/MS)” ) ( 2. K. Grob Jr.，G. Grob， and K. Grob，“Comprehensive， Standardized Quality Test for Glass Capillary Columns，”Journal of Chromatography A， Vol.156， Issue 1， 21 August 1978， Pages 1-20 ) ( 3 . Mitch Hastings， A llen K . Vickers， and CameronGeorge，“Inertness Comparison of Sample of 5% Phenyldimethylpolysiloxane C olumns，” Poster Presentation， 54th Annual PittsburgConference，Orlando， FL， March 2003 ) ( 4. Jim Luong，Ronda Gras， and Walter Jennings， “An Advanced Solventless Column Test for Capillary GC Columns，”J. S e p. Sci.， 2007，30， 2480-2492 ) ( 5. Mike Szelewski and Bill Wilson，“Improvements in the Agilent 6890/5973 GC/MSD System forUse withh U SEPA Method 8 2 70，” A gilentTechnologies publication 5988-3072EN ) 如需详细信息 如需获得我们产品和服务的更多的信息，请访问我们的网站 www.agilent.com/chem/cn。 安捷伦公司对本材料中可能存在的错误或有关装备、性能或使用这一材料而带来的意外伤害和问题不负任何责任。 本文中的信息、说明和规格，如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技公司，2008 中国印刷2008年5月19日5989-8616CHCN ： Agilent Technologies ..Agilent Technologies 在全球环境实验室使用类似USEPA 方法8270 [1]分析半挥发性物是十分重要的任务。分析一些活性很强的物质对分析工作者、仪器供应商和色谱柱制造商在惰性的要求上具有很强的挑战性。酸性化合物如苯甲酸或2,4-二硝基酚，连同强碱性化合物如嘧啶或对二氨基联苯是半挥发样品组中的活性组分，这些可电离的基团特别容易在样品流路（包括色谱柱本身）的活性表面上被吸附。对活性化学组分的有效分析，仪器系统和色谱柱二者的惰性是十分重要的。多年来使用Grob 混合物[2]做标准来评估毛细管气相色谱柱，这一混合物包括一系列烷烃、取代酚（酸性组分）、胺（碱性组分），醇和二醇，实际在历史上所有的毛细管柱厂家都使用Grob 混合物或类似测试混合物评价色谱柱的性能。这一混合物可以很好地评价色谱柱柱效、进样系统对溶质歧视的适应性、以及关键溶质在色谱流路中的吸附性，在这些混合物中对惰性的评估是基于单一酸和单一碱，虽然有价值，但是用于现代毛细管GC 严格的惰性要求是不够[3-4]的，现代毛细管GC 的应用要求有一个更为全面的方法来研究色谱柱的惰性性能。