如何消除氣相色譜儀不分流進(jìn)樣產(chǎn)生的溶劑效應(yīng)
2021-09-27 09:09:45來(lái)源：admin
載氣流路和襯管選擇
氣相色譜儀不分流進(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 3-1a]，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3-2b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)，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)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。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?zhuān)瑥亩鴾p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。
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。 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。
操作參數(shù)設(shè)置
(1)進(jìn)樣口溫度進(jìn)樣口溫度的設(shè)置可以比分流進(jìn)樣時(shí)稍低一些，因?yàn)椴环至鬟M(jìn)樣時(shí)樣品在汽化室滯留時(shí)問(wèn)長(zhǎng)，汽化速度稍慢一些不會(huì)影響分離結(jié)果，還可通過(guò)溶劑聚焦和/或固定相聚焦來(lái)補(bǔ)償汽化速度慢的問(wèn)題。不過(guò)，進(jìn)樣口溫度的低限是能保證待測(cè)組分在瞬間不分流時(shí)完全汽化，否則，過(guò)低的進(jìn)樣口溫度會(huì)造成高沸點(diǎn)組分的損失，影響分析靈敏度和重現(xiàn)性。當(dāng)然，過(guò)高的溫度又會(huì)造成樣品的分解。因此，要根據(jù)樣品的具體情況優(yōu)化進(jìn)樣口溫度。而當(dāng)改變進(jìn)樣口溫度后，又必須重新優(yōu)化設(shè)置瞬間不分流時(shí)間:.
(2)載氣流速 從減小初始譜帶寬度的角度考慮，不分流進(jìn)樣的載氣流速應(yīng)當(dāng)高一些，其上限應(yīng)以保證分離度為準(zhǔn)。分流出口的流量(開(kāi)啟分流閥后)一般為30～60mL/min。只要開(kāi)啟分流閥的時(shí)間設(shè)置正確，分流出口流最在此范圍內(nèi)變化對(duì)分析結(jié)果的影響很小。
(3)進(jìn)樣量和進(jìn)樣速度 進(jìn)樣量一般不超過(guò)2μL。進(jìn)樣量大時(shí)應(yīng)選用容積大的襯管，否則會(huì)發(fā)生樣品倒灌。進(jìn)樣速度則應(yīng)快一些，最好用自動(dòng)進(jìn)樣器。若采用手動(dòng)進(jìn)樣，進(jìn)樣速度的重現(xiàn)性會(huì)影響分析結(jié)果。
(4)瞬間不分流時(shí)間的實(shí)驗(yàn)確定方法 如前文所述，瞬間不分流時(shí)間(也有人叫分流延遲時(shí)間、溶劑吹掃時(shí)間)的確定依賴于樣品和溶劑的性質(zhì)，襯管的容積、進(jìn)樣最，進(jìn)樣速度以及載氣流速。所以這一時(shí)問(wèn)的確定應(yīng)在其余所有條件都確定之后進(jìn)行。下面介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)確定方法。
首先將這一時(shí)間設(shè)置長(zhǎng)一些(90～120s)，以保證全部樣品組分進(jìn)入色譜柱。對(duì)樣品進(jìn)行分析之后，選擇一個(gè)待測(cè)組分的峰面積(該峰的k值應(yīng)大于5)作為測(cè)定指標(biāo)，該峰面積值就代表100%的樣品進(jìn)入了色譜柱。
然后逐步縮短不分流時(shí)間(如70, 50, 30s)分別進(jìn)樣分析，計(jì)算同一組分在不同溶劑吹掃時(shí)間條件下的峰面積與第一次分析的峰面積之比，直到此比值小于0.95,此時(shí)的不分流時(shí)間為最短時(shí)間。
最后，再進(jìn)一步微調(diào)不分流時(shí)，使同一組分的峰面積達(dá)到第一次分析時(shí)峰面積的95%-99%，此時(shí)的吹掃時(shí)間即為最佳條件。對(duì)于高沸點(diǎn)樣品，不分流時(shí)間長(zhǎng)一些有利于提高分析靈敏度。而不影響測(cè)定準(zhǔn)確度;對(duì)于低沸點(diǎn)樣品。則要盡可能使不分流時(shí)間短一些，最大限度地消除溶劑拖尾，以保證分析準(zhǔn)確度。
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