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柱温对分析结果有何影响?

  • 又又1990
    2010/01/01
  • 私聊

气相色谱(GC)

  • 色谱柱温度,不仅影响色谱过程的热力学因素,也影响传质过程的动力学因素。柱温变化,不仅影响柱前端压力、载气流速等,更重要的是对物质的分离、分析结果带来影响。
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  • zyl3367898

    第2楼2015/07/05

    应助达人

    要选择合适的柱温,有的可用恒温有的用程序升温。

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  • 又又1990

    第1楼2015/06/24

    原因
    气相色谱中,柱温是影响化合物保留时间的重要因素。使用中,应注意柱温的选择,因为柱温关系到:
    ① 色谱柱固定液的寿命。若柱温高于固定液的最高使用温度,则会造成固定液随载气流失,不但影响柱的寿命,而且固定液随载气进入检测器,将污染检测器,影响分析结果。
    ② 分离效能和分析时间。若柱温过高了,会使各组分的分配系数K值变小,分离度减小;但柱温过低,传质速率显著降低,柱效能下降,而且会延长分析时间。
    ③ 化合物保留时间。柱温越高,出峰越快,保留时间变小。柱温变化会造成保留时间的重现性不好,从而影响样品组分的定性结果。一般柱温变化1℃,组分的保留时间变化5%;如果柱温度变化5%,则组分的保留时间变化20%;
    ④ 色谱峰峰形。柱温升高,正常情况下会导致半峰宽变窄,峰高变高,峰面积不变。但是组分峰高变高,以峰高进行定量时时分析结果可能产生变化;反之柱温降低,则相反。
    而在色谱定性方法中,柱温变化对定性结果的影响如下:
    ① 当采用绝对保留值定性时,其他色谱条件不变,柱温变化时,保留时间就会发生变化,这样就直接影响定性结果判断。
    ② 当采用相对保留值α定性时,α只是柱温和固定液的函数,只与待测组分的热力学性质有关,消除了外界因素的影响,因此跟柱温变化关系不大,但是柱温变化影响判断结果。
    ③ 当采用保留指数定性时,恒温分析,保留指数与保留时间有关,而柱温影响保留时间变化;程序升温分析,除了保留时间,保留指数还与保留温度有关。因此,这种定性方法易受柱温变化影响。
    ④ 当采用纯样叠加法定性时,已知混合物中含某组分,将该组分的纯样加入,观察加入前后的响应信号变化。柱温变化,保留时间变化,但是加入前后的样品影响信号变化是一致的,因此柱温变化不影响采用这种方法定性的结果。
    而在定量计算时,经常要用到校正因子,如重量校正因子,和组分的质量以及响应信号有关。柱温变化,峰高变化,峰面积不变,因此,在柱温变化不影响峰形正常的前提下,以峰高为响应信号的重量校正因子,受柱温影响,而以峰面积为响应信号的重量校正因子将不受影响。常见定量方法中,在柱温波动不影响出峰效果的前提下,对定量结果的影响如下:
    ① 采用归一化法时,定量时需要各组分的校正因子,当以峰面积为响应信号时,定量结果不受影响,以峰高为响应信号则受影响。
    ② 采用内标法时,需要计算定量校正因子,影响规律和①同。
    ③ 采用外标法时,即标准曲线法,当以峰面积为响应信号时,不受影响,但是当以峰高为响应信号时,影响很大。
    总之,柱温变化可能会导致定性、定量分析结果的变化。
    解决方案
    既然柱温变化对分析结果有重要影响,那么选择合适的柱温以及对柱温进行控制就很重要了。
    首先,应保证柱温不高于固定液的最高使用温度(即色谱柱的最高耐受温度),避免固定液流失而影响色谱柱柱效和使用寿命;
    其次,选择合适的柱温,柱温的选择应使难分离的两组分达到预期的分离效果,峰形正常而分析时间又不长为宜,一般柱温应比试样中各组分的平均沸点低20-30℃,通过试验决定。对于沸点范围较宽的试样,应采用程序升温,按预定的加热速度随时间呈线性或非线性地增加温度。一般升温速度是呈线性的。
    最后,特别是要保证仪器柱温控制的稳定性、均匀性,以及实际温度与预设温度之间的一致性。一般气相色谱仪柱温控温精度为±1℃,有些厂家的可达到±0.1℃,部分厂家的气相色谱仪柱温控制精度更好,如鲁南瑞虹化工仪器公司SP-6800A控温精度优于±0.1℃,美国热电公司Trace GC ultra 气相色谱仪控温精度可达0.001℃。

    案例分析
    在测定正己烷、环己烷的混合样品中正己烷的含量实验中,采用液固比为2%的β-环糊精衍生物色谱柱,TCD检测器。在柱温70℃和76℃分别实验,峰高为响应信号,内标法定量,苯作内标物,重复进样8-15次,色谱图见图1.17。结果:柱温70℃时,正己烷对苯的相对定量校正因子fi′=0.82197,平均含量相对偏差为0.06%;柱温76℃时,fi′=0.84682,平均相对偏差3.26%。因为柱温变化,峰高变化,但是对不同组分的影响不一样,因此导致正己烷的测定结果稍有变化。

    图1 76℃时分离色谱图
    1.正己烷,2.环己烷,3.苯

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