氣相毛細(xì)管柱色譜儀不分流進(jìn)樣是在氣相毛細(xì)管柱色譜儀進(jìn)樣前,分流閥將分流氣路關(guān)閉30~80s,待氣化的樣品基本或大部分進(jìn)入毛細(xì)管柱后打開(kāi)分流氣路,將殘留在氣化室中的樣品通過(guò)分流氣路放空。
分流進(jìn)樣是因?yàn)橹萘啃『蜆悠窛舛雀叨坏貌徊捎玫姆椒ǎ敲吹蜐舛葮悠凡捎貌环至鬟M(jìn)樣以提高分析靈敏度就是理所當(dāng)然的選擇了。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)樣廣泛,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。
一、結(jié)構(gòu):
不分流進(jìn)樣與分流進(jìn)樣采用同一個(gè)進(jìn)樣口。不分流進(jìn)樣是將分流氣路的電磁閥關(guān)閉,使氣化的樣品基本或大部分進(jìn)入色譜柱。這樣既可提高分析靈敏度,又能消除分流歧視的影響。
1、載氣流路:
不分流進(jìn)樣時(shí),在氣化室中氣化的含有大量溶劑的樣品不可能瞬間進(jìn)入色譜柱,溶劑峰會(huì)嚴(yán)重拖尾,使早流出組分的色譜峰被掩蓋在溶劑拖尾峰中,從而使分析變得困難甚至不可能。此現(xiàn)象稱為氣化室溶劑效應(yīng)。
(1)瞬間不分流進(jìn)樣:
進(jìn)樣開(kāi)始時(shí)關(guān)閉分流閥,使系統(tǒng)處于不分流狀態(tài),待氣化的樣品基本或大部分進(jìn)入色譜柱后開(kāi)啟分流閥,使系統(tǒng)處于分流狀態(tài),將殘留在氣化室中的溶劑氣體(包含小部分樣品組分)很快通過(guò)分流氣路放空,從而在很大程度上消除了溶劑峰拖尾現(xiàn)象。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。
不分流進(jìn)樣并不是絕對(duì)不分流,而是分流與不分流相結(jié)合,確定瞬間不分流時(shí)間(又稱溶劑吹掃時(shí)間)往往是分析成敗的關(guān)鍵。
(2)瞬間不分流時(shí)間的確定原則:
瞬間不分流時(shí)間的確定依賴于樣品性質(zhì)、溶劑性質(zhì)、襯管容積、進(jìn)樣量、進(jìn)樣速度和載氣流速。
原則上講,這一時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng),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,最大限度地消除溶劑峰拖尾,使早流出峰的分析更為準(zhǔn)確。這顯然是矛盾的。實(shí)際工作中,瞬間不分流時(shí)間要根據(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)和操作條件確定,一般為30~80s,多用45s,可保證95%以上的樣品進(jìn)入色譜柱。
對(duì)于高沸點(diǎn)樣品,不分流時(shí)間長(zhǎng)些有利于提高分析靈敏度,而不影響分析準(zhǔn)確度。對(duì)于低沸點(diǎn)樣品,不分流時(shí)間要盡可能短些,最大限度地消除溶劑峰拖尾,以保證分析準(zhǔn)確度。
(3)確定瞬間不分流時(shí)間的方法:
首先確定溶解樣品的溶劑、襯管容積、進(jìn)樣量、進(jìn)樣速度和載氣流速。
開(kāi)始時(shí)可將這一時(shí)間設(shè)置的長(zhǎng)些(90~120s),以保證全部樣品組分進(jìn)入色譜柱。樣品進(jìn)行分析后,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,直到比值小于0.95,此時(shí)的不分流時(shí)間為最短時(shí)間。
再進(jìn)一步微調(diào)不分流時(shí)間,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)的瞬間不分流時(shí)間即為最優(yōu)時(shí)間。
2、襯管:
(1)樣品在不分流襯管中的滯留時(shí)間取決于襯管形狀、襯管容積、氣體速度和樣品氣化時(shí)間。
最好采用直通式襯管。這主要是為了使樣品在氣化室中盡可能少稀釋,減小初始譜帶寬度。襯管容積小些有利,一般為0.25~1mL。
襯管內(nèi)徑比分流進(jìn)樣的小,最好使注射針緊貼在襯管內(nèi)孔的周?chē)柚箻悠贩礇_。
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,建議采用容積稍大的直通式襯管。
有時(shí)采用錐形襯管,使樣品聚集到色譜柱上,阻止樣品反沖,減少樣品與金屬表面的接觸。
(2)對(duì)于干凈樣品,襯管內(nèi)可不填充玻璃棉。
(3)對(duì)于“臟”樣品,襯管內(nèi)要填充玻璃棉或石英玻璃棉,以促進(jìn)樣品氣化,保證分析重現(xiàn)性,防止不揮發(fā)性組分和機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入色譜柱,保護(hù)色譜柱不被污染。
(4)由于不分流進(jìn)樣時(shí)樣品在氣化室中的滯留時(shí)間比分流進(jìn)樣時(shí)長(zhǎng),熱不穩(wěn)定化合物分解的可能性大,襯管和其中填充的石英玻璃棉都必須經(jīng)硅烷化處理,要及時(shí)清洗、更換和重新硅烷化。
3、柱溶劑效應(yīng):
不分流進(jìn)樣時(shí),初始柱溫比溶劑沸點(diǎn)低15~30℃,樣品在氣化室中氣化后,大量溶劑帶著組分流向低溫色譜柱并在柱上冷凝,冷凝在柱上的溶劑與固定液混合,形成比固定液膜厚幾倍的溶劑液膜(在柱入口附近最厚),組分蒸氣塞的前沿在溶劑膜上保留較強(qiáng),隨著溶劑的揮發(fā)其后沿保留較弱,使峰變窄。此現(xiàn)象稱為柱溶劑效應(yīng)。
不分流進(jìn)樣時(shí),要獲得良好的柱溶劑效應(yīng)必須滿足以下條件:
(1)溶劑峰一定要在被測(cè)組分峰之前流出。
(2)樣品沸點(diǎn)要足夠高,一般在150℃以上。
(3)要選擇適當(dāng)?shù)娜軇缍燃淄椤⒙确隆⒍蚧肌⒓和楹彤愋镣榈取2灰耸褂脴O性和芳香烴溶劑,因?yàn)檫@些物質(zhì)的氣化溫度高,雖然宜在柱上冷凝,但在二次氣化時(shí)會(huì)損害原固定液膜,特別是非鍵合相柱。
(4)初始柱溫必須低于溶劑沸點(diǎn)15~30℃。
(5)進(jìn)樣量一般為1~10μL,常用2~3μL。
(6)樣品注射時(shí)間一般為3~15s。
二、特點(diǎn):
1、優(yōu)點(diǎn):
(1)有柱溶劑效應(yīng)時(shí),減小了溶劑峰拖尾,組分峰接近溶劑拖尾峰,組分峰變窄。
(2)不分流進(jìn)樣是高沸點(diǎn)痕量樣品分析的首選方式。
對(duì)于高沸點(diǎn)樣品,不分流進(jìn)樣可以不考慮溶劑沸點(diǎn),采用高的初始柱溫以縮短分析時(shí)間。
樣品幾乎(95%以上)全部進(jìn)入色譜柱,比分流進(jìn)樣相應(yīng)信號(hào)高1~3個(gè)數(shù)量級(jí),特別適合稀釋樣品中痕量或超痕量組分的分析。
(3)對(duì)于沸程窄的樣品、極性大的生物樣品和要求進(jìn)樣量大的痕量分析,不分流進(jìn)樣比分流進(jìn)樣更有利。
(4)由于初始柱溫較低,有利于熱不穩(wěn)定化合物的分析。
(5)用于低濃度樣品。
(6)可注入較大體積的樣品。
(7)分流進(jìn)樣時(shí),無(wú)論如何選擇實(shí)驗(yàn)條件,也無(wú)法克服樣品歧視,特別是高沸點(diǎn)組分失真更嚴(yán)重。而不分流進(jìn)樣基本克服了上述不足,定量相對(duì)誤差<1.5%。
(8)適合程序升溫操作。
(9)分析靈敏度比分流進(jìn)樣高的多。
2、缺點(diǎn):
(1)為了獲得較好的柱溶劑效應(yīng),要采用柱程序升溫技術(shù)。
(2)實(shí)現(xiàn)柱溶劑效應(yīng)時(shí),溶劑選擇有一定限制。
(3)柱溶劑效應(yīng)對(duì)難揮發(fā)性組分會(huì)造成峰展寬和畸變,早流出峰保留時(shí)間重復(fù)性欠佳。
(4)樣品初始譜帶比較寬(樣品氣化后的體積相對(duì)于柱內(nèi)載氣流量太大),溶劑峰嚴(yán)重拖尾,掩蓋早流出組分的色譜峰。
(5)實(shí)現(xiàn)柱溶劑效應(yīng)時(shí),要根據(jù)溶劑性質(zhì)、初始柱溫、進(jìn)樣量、進(jìn)樣時(shí)間和載氣流量等反復(fù)選擇,建立分析方法試驗(yàn)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且不宜掌握。
(6)若溶劑控制條件不當(dāng),大量進(jìn)樣對(duì)常規(guī)液膜柱的液膜有溶解作用。
(7)操作條件優(yōu)化比較復(fù)雜,操作技術(shù)要求比較高。
三、操作參數(shù):
1、分流閥打開(kāi)的時(shí)間:
打開(kāi)分流閥的目的是用大流量(50~150mL/min)迅速將氣化室中的殘余樣品蒸氣吹去。如不及時(shí)打開(kāi)分流閥,在分析過(guò)程中,殘余蒸氣可能不斷被載氣稀釋,使組分峰嚴(yán)重拖尾。分流閥的打開(kāi)時(shí)間要根據(jù)氣化溫度、載氣流量和進(jìn)樣量等確定,一般為30~90s,最優(yōu)時(shí)間通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。
2、氣化溫度:
氣化溫度可以比分流進(jìn)樣時(shí)稍低,因?yàn)椴环至鬟M(jìn)樣時(shí)樣品在氣化室中的滯留時(shí)間長(zhǎng),氣化速度稍慢不會(huì)影響分離結(jié)果。氣化溫度的底限是能保證待測(cè)組分在瞬間不分流時(shí)完全氣化。氣化溫度過(guò)低會(huì)造成高沸點(diǎn)組分的損失,影響分析靈敏度和重現(xiàn)性。氣化溫度過(guò)高會(huì)造成樣品分解。因此,要根據(jù)樣品的具體情況確定氣化溫度。當(dāng)氣化溫度改變后,必須重新優(yōu)化設(shè)置瞬間不分流時(shí)間。
3、載氣流速:
從減小初始譜帶寬度的角度考慮,載氣流速大些有利。但流量太大,能使樣品蒸氣和載氣完全混合,溶劑在柱上冷凝困難,會(huì)降低或損失柱溶劑效應(yīng)。
4、隔墊吹掃氣流量:
隔墊吹掃氣流量較大時(shí),可能造成樣品損失,對(duì)分析重復(fù)性有較大不利。可在進(jìn)樣時(shí)關(guān)閉隔墊吹掃氣路,在打開(kāi)分流閥時(shí),同時(shí)也打開(kāi)隔墊吹掃氣路。
5、進(jìn)樣量:
進(jìn)樣量大些有利于形成或加大柱溶劑效應(yīng)。
進(jìn)樣量還和溶劑性質(zhì)、氣化溫度、襯管容積和進(jìn)樣速度有關(guān),常用2~3μL。
6、樣品注射時(shí)間:
樣品注射時(shí)間對(duì)分析結(jié)果影響較小,一般為3~15s。注射速度快,樣品蒸氣反沖大,若隔墊吹掃氣流量大,會(huì)損失樣品。注射速度太慢,可能使樣品蒸氣和載氣充分混合而影響柱溶劑效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明,在保證分離的情況下,注射速度快些有利。
7、柱溫:
初始柱溫必須低于溶劑沸點(diǎn)15~30℃。
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