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如何进行气相色谱柱分析条件的选择?
深蓝
2022/11/09
私聊
气质联用(GCMS)
如何进行
气相色谱
柱分析条件的选择?
柱温的选择
柱温是影响分析时间和分离度的重要因素。选择柱温的依据是样品的沸点范围,固定液的配比,允许使用温度,以及检测器的灵敏度。
柱温主要影响分配系数、容量因子以及组分在流动相和固定相中的扩散系数,从而影响分离度和分析时间。选择温柱的原则,一般是在使难分离物质对达到要求的分离度条件下,尽可能采用低温柱,其优点是可以增加固定相的选择性,降低组分在流动相中的纵向扩散,提高柱效,减少固定液的流失、延长柱寿命和降低检测器的本底。
提高柱温可以使保留时间减少,加快分析速度,使样品中组分完全流出,但是分离效果不好。降低柱温,样品有较大的分配系数,选择性高,有利于分离。但温度过低,容易引起峰形拖尾或前伸,并且分析时间长。可根据固定液的使用温度极限和样品组分沸点调节柱温。
对于高沸点混合物,在保证分离完全的前提下,尽量降低柱温。可在低于分析物沸点180℃~200℃的柱温下进行分析;对沸点不太高(200~300℃)的样品,柱温可选100℃以下;对于气体、气态烃等低沸点混合物,一般选择室温或50℃以下进行分析。对于宽沸程样品,需采用程序升温法进行分离,即柱温按预先设定的程序随时间成线性或非线性增加,从而获得最佳的分离效果。
载气的选择
一般说来,痕量分析或毛细管色谱的载气纯化程度,要高于常规分析。特别是电子捕获、热导池检测器,载气纯度直接影响灵敏度和稳定性,一定要严格净化。
根据分析对象,对于色谱柱的类型,操作仪器的档次和具体检测器,若使用不合要求的低纯度气体,不良影响有以下几种可能:
a.样品失真或消失:如H2O气使氯硅样品水解;
b.色谱柱失效:H2O,CO2使分子筛柱失去活性,H2O气使聚脂类固定液分解,O2使PEG固定液断链;
c.有时某些气体杂质和固定
液相
互作用而产生假峰;
d.对柱保留特性的影响:如H2O 对聚乙二醇等亲水性固定液的保留指数会有所增加,载气中氧含量过高时,无论是极性或是非极性固定液柱的保留特性,都会产生变化,使用时间越长影响越大;
e.检测器:TCD:信噪比减小,无法调零,线性变窄,文献中的校正因子不能使用,氧含量过大,使元件在高温时加速老化,减少寿命;FID:特别是在Dt≤1×10-11/S下操作时,CH4等有机杂质会使基流激增,噪声加大不能进行微量分析;
f.在做程序升温操作时,载气中的某些杂质,在低温时保留在色谱柱中,当柱温升高时不但引起基线漂移,还可能在谱图上出现比较宽的“假峰”;
g.仪器影响:各类过滤器加速失效;调节阀(稳压阀,稳流阀,针形阀) 被污染,气阻堵塞,调节精度降低或失灵;气路系统被污染,若要恢复仪器在高灵敏度情况下操作,有时要吹洗很长时间(可能一周以上), 污染严重时有时再也无法恢复;对于FID,水蒸气会影响分析结果,直至影响检测器的寿命;对ECD和TCD的寿命最明显,这点应引起用户特别注意。
载气的压力和流速
载气压力对柱效率有直接的影响。如提高柱内压力,有助于提高柱效率。但只提高入口压力,使流速加大且压降太大时,反而会降低柱效率,因此也必须提高出口压力。一般采用在柱后加装适当气阻的方法来解决这一问题。
载气流速主要影响分离效率和分析时间。为获得高柱效,应选用最佳流速,但所需分析时间较长。为缩短分析时间,一般选择载气速度要高于最佳流速,此时柱效虽稍有下降,却节省了很多分析的时间。常用的载气速度流速为20~80mL/min。
对于FID 或FPD 检测器,氢气和空气的比例是影响分离度和灵敏度的重要因素,只有反复试验,才能确定最适合的比例。对于填充柱色谱柱,载气流入方向要尽量与色谱柱内固定相装填方向一致,以减小压差,提高效率。
进样量的选择
进样量的多少直接影响谱带的初始宽度。因此,只要检测器的灵敏度足够高,进样量越少,越有利于得到良好的分离。一般情况下,柱越长,管径越粗,组分的容量因子越大,则允许的进样量越多。一般气体进样量在1~10mL,液体进样量在0.5~10μL 之间,可取得较好的分析效果。此外,进样速度要快,进样时间要短,以减少纵向扩散,有利于提高柱效。
气化温度的选择
气化温度取决于样品的挥发性、沸点范围及进样量等因素。气化温度选择不当,会使柱效下降。通常气化室的温度选择为样品沸点或高于沸点,以保证样品能瞬间气化;但不要超过沸点50℃以上,以防止样品分解。
对于一般的
气相色谱
分析,气化温度比柱温高10~50℃即可。但对于某些高沸点组分或热稳定性差的组分,在其沸点左右分析会产生分解现象。此时应采取的措施是减少进样量,采用高灵敏度检测器,气化室温度的选择应低于其沸点100~200℃。
从以上介绍的选择原则可以看出,各种条件往往同时影响色谱柱的选择性和效率,它们之间既密切联系又互相制约。因此在实际分析中,要作综合考虑,灵活地运用这些原则,既要保证良好的选择性,又要保证分离效率,合理地选择最佳色谱分析条件。
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