这保留时间忽前忽后，怎么定性？！——聊聊气相色谱定性和保留时间的问题

ghsunmer

2016/12/21

私聊

气相色谱（GC）

气相色谱在日常检验中不只用于定量分析，在定性上也起着不可忽视的作用，退一步讲，如果目标物质的保留时间不准确，定性定量都让人心里没谱啊，今天我们就来说说的这气相色谱定性和保留时间的种种。
首先，我们先要知道这保留时间不准分为几种情况：
情况一：化合物之间峰形重叠，无法判断准确的保留时间
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。
应对方法：
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。
情况二：多次进样测定时，化合物保留时间不重复
影响气相色谱平行分析时，t_R不平行的因素很多，具体分析与进样、载气、温控及柱系统有关，如：
①进样技术不佳；
②漏气，特别是微漏；
③载气流速控制不好，不恒定；
④柱温控制不好，或未达到平衡；
⑤程序升温过程中升温重复性欠佳；
⑥柱温过高超过了色谱固定液的温度上限或太靠近温度下限；
⑦色谱柱（主要是固定相）被破坏；
⑧进样量太大等。
应对方法：
针对气相色谱分析时保留时间t_R不重复的情况，首先要考虑进样问题，进样要快、准、齐；其次，检查进样口是否污染，隔垫是否漏气，进样接头有没有问题，然后增加入口处的压力，平衡20min；再次，检查柱温箱温度是否达到设定温度并稳定，程序升温时，要保证有足够的时间达到温度平衡。
如果色谱峰还伴随峰拖尾或前伸，则要减少进样量或稀释样品，改变柱温或升温程序等。如上述问题都解决后情况仍未改善，则可考虑更换色谱柱，可能是固定相流失，固定液涂渍不良，载体表面有裸露，载体管壁材料变化，性能改变等造成。
情况三：混合进样时，一些化合物的保留时间和响应重现性良好，一些化合物重现性差
气相色谱分析多种化合物混合样时，其中某种或几种化合物保留时间或响应重现性较差，一般都跟这几个化合物的性质有关，主要原因可能为：
①化合物在进样口气化不完全，如一些高沸点的菊酯类化合物；
②化合物极性较大，容易被基质和玻璃棉吸附，如活性较高的一些有机磷农药；
③化合物在高温下易降解，如部分氨基甲酸酯类农药等。
应对方法：
当分析过程中，遇到混合溶液中某一种或几种化合物保留时间或响应重现性较差的情况，可尝试从以下方面来解决：
①如果是色谱上出峰晚的化合物出现如上情况，可将进样口温度适当升高，同时适当升高色谱升温程序；
②经常清洁进样口，及时更换进样衬管、隔垫和玻璃棉；
③进样一段时间后，适当进行色谱柱切割（分别连接进样口和检测器的两端部分），减少污染吸附；
④在对一些易降解化合物分析时，尽量降低温度并使用惰性衬管，避免进样口吸附；
⑤分析中用内标法或基质标准外标法定量，尽量避免基质效应。
最后，为大家附上常见的用于气相色谱定性保留指数法介绍供大家参考：

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