仙后婧婧(谭思婧)
第1楼2015/06/24
原因
当多个化合物出峰重叠时,可采用减小载气流速、降低柱温或升温速率、减小进样量、提高气化室温度等措施来提高分离度;当改变柱温和载气流速也达不到分离目的时,就应更换更长的色谱柱,或更换不同固定相的色谱柱,在气相分析中,色谱柱是分离成败的关键。化合物出峰重叠的主要原因有:
①载气流速过快;
②色谱柱温度过高;
③进样量过大;
④气化室温度偏低;
⑤进样时未选择合适的分流比分流;
⑥色谱柱长不够,导致分离度不够;
⑦色谱柱型号选用不对。
解决方案
①载气类型和流速的选择
首先要根据考虑使用的检测器类型选择合适载气。热导池检测器TCD常选用氢或氦气作载气,能提高灵敏度,氢载气还能延长热敏元件钨丝的寿命;氢火焰检测器FID用氮气作载气,也可用氢气;电子捕获检测器ECD常用氮气;火焰光度检测器FPD常用氮气和氢气。
载气成分越轻、纯度越高,越有利于提高分离度。当然,现在的仪器都是固定采用某一种载气,一般不常更换载气种类。
载气流速对柱效率和分析速度都会产生影响。根据范氏方程,载气流速快,能加快分析速度,减少分子扩散,缩短分析时间,但同时可能降低分离度;载气流速慢有利于传质,一般可提高分离度,同时也可能会造成峰展宽而降低分离度。所以当多个化合物峰重叠时,应选择合适的载气流速。根据范氏方程,一定的色谱柱对一定的化合物有一个最佳流速点,这时候柱效最高,分离能力最好,但是人们常用“实用最佳流速”即合适的载气流速。
②柱温的选择
柱温直接影响分离效能和分析速度。柱温低有利于分配,有利于组分分离,但温度过低会造成被测组分在柱上冷凝或传质阻力增加,使色谱峰扩张甚至拖尾;柱温高有利于传质,但会使分配系数变小,不利于分离。对沸点范围宽、组成复杂的混合物应利用色谱柱的程序升温技术,获得最高分离度、最短分析时间的最佳分析结果。
③色谱柱的选择
色谱柱的选择是整个色谱分析条件优化过程中最重要的一环。色谱柱选择是否恰当直接决定了分析结果的准确性、数据的重现性、峰形的美观等。
毛细管色谱柱参数主要包括:固定液极性、柱长、内径、膜厚等四方面。选择色谱柱应根据“相似相溶”原理,分析非极性物质用非极性色谱柱,极性物质用极性色谱柱。根据固定液极性强弱可以分非极性柱(DB-1或等同的其它品牌)、弱极性柱(DB-5等)、中等极性柱(DB-17等)、强极性柱(DB-WAX等)。
色谱柱中固定液用量对分离起决定作用。一般来说,载体表面积越大,固定液用量可以越高,允许的进样量也就越多。为了改善液相传质,应使液膜薄一些,固定液液膜薄,柱效能提高,可缩短分析时间;但是膜厚是一个选择空间比较大的参数,膜厚越厚,对分析物的保留会增加,保留时间增大,有助于分离;但是由于传质阻力的增加,柱效又会降低。因此,如果分析保留弱的物质(如一些小分子),可考虑试试厚液膜的柱子,反之则选择薄液膜的色谱柱。
对填充柱来说,要求载体表面积大,表面孔径分布均匀。固定液涂在载体表面上成为均匀薄膜,液相传质就快,柱效就可提高;载体粒度均匀、细小,也有利于柱效提高;但粒度过小,柱压增大,对操作不利。
柱长对分离的影响也很明显。通常色谱柱越长,理论塔板数越大,分理效果越好,但是保留时间增加也很明显。对于特别难分离的物质,一般应选用长柱。内径对柱容量和柱效亦有较大影响,内径越小,柱容量会下降,但柱效会变高。
④进样时间和进样量
手动进样时速度必须快,一般应在1s之内。进样时间过长,会造成峰展宽、前伸或拖尾变形。进样量一般液体0.1-5μL,气体0.1-10mL。进样太多,会使色谱峰展宽,造成前伸、拖尾或重叠而分离不好。
⑤气化室温度的选择
合适的气化室温度既能保证样品组分瞬间完全气化,又不引起样品分解。气化室温度一般比柱温高30-70℃或比样品组分中最高沸点高30-50℃。在保证不发生热分解时,适当提高气化温度对分离及定量均有利。
案例分析
①使用不同升温速率,提高分离度
GC-FPD检测13种农药残留,利用中等极性色谱柱DB-1701分离,升温程序1:初始温度110℃,保持2min,以10℃/min升温至150℃,再以20℃/min升至250℃,保持5min。磷胺2与甲基对硫磷在10.70min同时出峰,完全重叠,见图1。
修改升温程序2:初始温度110℃,保持2min,以15℃/min升温至160℃,再以10℃/min升温至200℃,保持6min,再以15℃/min升至250℃,保持7min。甲基对硫磷在16.746min处出峰,磷胺2在16.966min出峰,甲基对硫磷与磷胺2完全分离,见图2。
②选择固定相不同的色谱柱,提高分离度
GC-FPD检测13种农药残留,利用非极性色谱柱DB-1分离,不论如何调节载气流速,改变升温速率,8.513min对硫磷与毒死蜱完全重合,见图3。
选择弱极性色谱柱DB-5,与DB-1情况相同,调节载气流速与选择不同升温速率,6.608min对硫磷与毒死蜱仍不能分离,见图4,更换为DB-1701色谱柱,选择合适升温程序,毒死蜱16.550 min出峰,对硫磷18.021 min出峰,两种化合物完全分离,见图2。
图1 磷胺2与甲基对硫磷在10.70min同时出峰完全重叠
图4 弱极性色谱柱DB-5中6.608min对硫磷与毒死蜱仍不能分离色谱图