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GC-分流進(jìn)樣與不分流進(jìn)樣的差別

2022.3.14

分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣在操作參數(shù)的設(shè)置,對(duì)樣品的要求以及襯管結(jié)構(gòu)方面也有很大區(qū)別,下面分別討論之.
分流進(jìn)樣
(一)載氣流路和襯管選擇
分流進(jìn)樣時(shí)載氣流路如圖4-2a所示.進(jìn)入進(jìn)樣口的載氣總流量由一個(gè)總流量閥控制,而后載氣分成兩部分:一是隔墊吹掃氣(1～3mL/min),二是進(jìn)入汽化室的載氣.進(jìn)入汽化室的載氣與樣品氣體混合后又分為兩部分:大部分經(jīng)分流出口放空,小部分進(jìn)樣色譜柱.以總流量為104 m1/min為例,如果隔墊吹掃氣流設(shè)置為3m1/min,則另101mL/min進(jìn)入汽化室.當(dāng)分流流量為100mL/min時(shí).柱內(nèi)流量為lml/min,這時(shí)分流比為100:1.注意.此儀器設(shè)計(jì)將柱前壓調(diào)節(jié)閥置于分流氣路上,這就可在總流量不變的情況下,改變柱前壓.柱前壓越高,柱流速越大,分析速度越快.而要在柱前壓不變(柱流速不變)的條件下改變分流比,則必須調(diào)節(jié)總流最.總流量越大,分流比越大.
分流進(jìn)樣口可采用多種襯管,用于分流進(jìn)樣的襯管大都不是直通的,管內(nèi)有縮徑處或者燒結(jié)板,或者有玻瑞珠,或者填充有玻璃毛.這主要是為了增大.與樣品接觸的比表面,保證樣品完全汽化.減小分流歧視〔見(jiàn)下面關(guān)于分流歧視問(wèn)題的討論).同時(shí)也是為了防止固體顆粒和不揮發(fā)的樣品組分進(jìn)入色譜柱.注意,填充物應(yīng)位于襯管的中間,即溫度最高的地方,也是注射器針尖所到達(dá)的地方,這樣對(duì)提高汽化效率,減少注射器針尖對(duì)樣品的歧視更為有效.另外,玻璃毛活性較大,不適合于分析極性化合物.此時(shí)可用經(jīng)硅烷化處理的石英玻璃毛.
襯管的上端常用"O"形硅橡膠環(huán)密封.用一段時(shí)間后該環(huán)會(huì)老化而造成漏氣.故要及時(shí)更換.當(dāng)進(jìn)樣口溫度超過(guò)400℃時(shí),最好采用石墨密封環(huán).
(二)樣品的適用性
分流進(jìn)樣適合于大部分可揮發(fā)樣品,包括液體和氣體樣品,特別是對(duì)一些化學(xué)試劑(如將劑)的分折.因?yàn)槠渲幸恍┙M分會(huì)在主峰前流出.而且樣品不能稀釋,故分流進(jìn)樣住往是理想的選擇.此外,在毛細(xì)管GC的方法開(kāi)發(fā)過(guò)程中,如果對(duì)樣品的組成不很清楚.也應(yīng)首先采用分流進(jìn)樣口對(duì)于一些相對(duì)"臟"的樣品,更應(yīng)采用分流進(jìn)樣,因?yàn)榉至鬟M(jìn)樣時(shí)大部分樣品被放空,只有一小部分樣品進(jìn)入色譜柱,這在很大程度上防止了柱污染.只是在分流進(jìn)樣不能滿(mǎn)足分析要求時(shí)(靈敏度太低),才考慮其他進(jìn)樣方式,如不分流進(jìn)樣和柱上進(jìn)_樣等.
總之,分流進(jìn)樣的適用范圍寬,靈話(huà)性很大.分流比可調(diào)范圍廣,故成為毛細(xì)管GC的首選進(jìn)樣方式.
不分流進(jìn)樣
(一) 載氣流路和襯管選擇
不分流進(jìn)樣與分流進(jìn)樣采用同一個(gè)進(jìn)樣口,顧名思義,不分流進(jìn)樣就是將分流氣路的電磁閥關(guān)閉[圖4-2(b)],讓樣品全部進(jìn)入色潛柱.這樣做的好處是顯而易見(jiàn)的,既可提高分析靈敏度,又能消除分流歧視的影響.然而,在實(shí)際工作中,不分流進(jìn)樣的應(yīng)用遠(yuǎn)沒(méi)有分流進(jìn)樣普遍,只是在分流進(jìn)樣不能滿(mǎn)足分析要求時(shí)(主要是靈敏度要求),才考慮使用不分流進(jìn)樣.這是因?yàn)椴环至鬟M(jìn)樣的操作條件優(yōu)化較為復(fù)雜.對(duì)操作技術(shù)的要求高.其中一個(gè)最突出的問(wèn)題是樣品初始譜帶較寬(樣品汽化后的體積相對(duì)于柱內(nèi)載氣流量太大).汽化的樣品中溶劑是大量的,不可能瞬間進(jìn)入色譜柱,結(jié)果溶劑峰就會(huì)嚴(yán)重拖尾,使早流出組分的峰被掩蓋在溶劑拖尾峰中[如圖4-3(a)所示],從而使分析變得困難,甚至不可能.有人也將這一現(xiàn)象叫做溶劑效應(yīng).
消除這種溶劑效應(yīng)可從幾個(gè)方面考慮,但就載氣的流路來(lái)說(shuō),主要是采用所謂瞬間不分流技術(shù).即進(jìn)樣開(kāi)始時(shí)關(guān)閉分流電磁閥,使系統(tǒng)處于不分流狀態(tài)[圖4-2(b)].待大部分汽化的樣品進(jìn)入色醉柱后,開(kāi)啟分流閥,使系統(tǒng)處于分流狀態(tài)[圖4-2(a)].這樣,汽化室內(nèi)殘留的溶劑氣體(當(dāng)然包括一小部分樣品組分)就很快從分流出口放空,從而在很大程度上消除了溶劑拖尾[如圖4-2(b)所示].分流狀態(tài)一直持續(xù)到分析結(jié)束,注射下一個(gè)樣品時(shí)再關(guān)閉分流閥.所以我們說(shuō),不分流進(jìn)樣并不是絕對(duì)不分流,而是分流與不分流的結(jié)合.這里,確定一個(gè)瞬間不分流時(shí)間(從進(jìn)樣到開(kāi)啟分流閥的時(shí)間)往往是分析成敗的關(guān)鍵.原則上講,這一時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng).以保證絕大部分樣品進(jìn)人色譜柱,避免分流歧視的影響;同時(shí)又要盡可能短,以最大限度地消除溶劑搶尾,使早流出峰的分析更為準(zhǔn)確.這顯然是有矛盾的.在實(shí)際工作中,常常是根據(jù)樣品的具體情況(如溶劑沸點(diǎn),待測(cè)組分沸點(diǎn)和濃度等)或操作條件來(lái)確定一個(gè)優(yōu)化的折衷點(diǎn).研究結(jié)果表明,這一時(shí)間值一般在30～80S之間.文獻(xiàn)報(bào)道多采用0.75min,即從進(jìn)樣到開(kāi)啟分流閥的時(shí)問(wèn)為0.75min,通常能保證95%以上的樣品進(jìn)入色譜柱,本節(jié)后而將介紹如何用實(shí)驗(yàn)方法確定優(yōu)化的不分流時(shí)間.
襯管的尺寸是影響不分流進(jìn)樣性能的另一個(gè)重要因素.為了使樣品在汽化室盡可能少地稀釋,從而減小初始譜帶寬度,襯管的容積小一些有利,一般為0.25～1mL,且最好使用直通式襯管.當(dāng)用自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣時(shí),因進(jìn)樣速度快,樣品揮發(fā)快,故建議采用容積稍大一些的直通式襯管.對(duì)于干凈樣品,襯管內(nèi)可不填充玻璃毛,對(duì)于相對(duì)臟的樣品,則需要填充玻瑞或石英毛,以保證分析的重現(xiàn)性并保護(hù)色譜柱不被污染.但要注意,由于不分流進(jìn)樣時(shí)樣品在汽化室滯留的時(shí)間比分流進(jìn)樣時(shí)長(zhǎng),熱不穩(wěn)定化合物的分解可能性也大,故襯管和其中填充的石英毛都必須經(jīng)硅烷化處理,且要及時(shí)清洗,更換和重新硅烷化.
(二)樣品的適用性
不分流進(jìn)樣具有明顯高于分流進(jìn)樣的靈敏度,它通常用于環(huán)境分析(如水和大氣中痕量污染物的檢測(cè)),食品中的農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè),以及臨床和藥物分析等.這些藥品往往都比較臟,所以樣品的預(yù)處理是保護(hù)色譜柱所必須注意的問(wèn)題.此外,待測(cè)痕量組分如果在溶劑拖尾處出蜂,還可采用溶劑聚焦的方法來(lái)提高分析靈敏度.
不分流進(jìn)樣對(duì)樣品溶劑有較嚴(yán)格的要求.因?yàn)檫M(jìn)樣口溫度,色譜柱初始溫度,瞬間不分流的時(shí)間和進(jìn)樣體積都與溶劑沸點(diǎn)有關(guān).一般地講,使用高沸點(diǎn)溶劑比低沸點(diǎn)溶劑有利,因?yàn)槿軇┓悬c(diǎn)高時(shí),容易實(shí)現(xiàn)溶劑聚焦,且可使用較高的色譜柱初始溫度,還可降低注射器針尖歧視以及汽化室的壓力突變.表4-2列出了常見(jiàn)的溶劑及其沸點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)溶劑聚焦宜采用的色譜柱初始溫度.
另一方面,洛劑的極性一定要與樣品的極性相匹配,且要保證溶劑在所有被測(cè)樣品組分之前出峰,否則早流出的峰就會(huì)被溶劑的大峰掩蓋.同時(shí),溶劑還要與固定相匹配,才能實(shí)現(xiàn)有效的溶劑聚焦.必要時(shí)可采用保留間隙管來(lái)達(dá)到聚焦的目的.
對(duì)于高沸點(diǎn)痕量組分的分析,不分流進(jìn)樣就容易多了.此時(shí)可以不考慮溶劑的沸點(diǎn),因?yàn)橛兄芏ㄏ嗑劢咕屯耆鼙ＷC窄的初始譜帶,采用高的初始柱溫還可縮短分析時(shí)間.事實(shí)上,不分流進(jìn)樣應(yīng)是分析高沸點(diǎn)痕最組分的首選方法.