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【中國(guó)儀器網(wǎng) 使用手冊(cè)】氣相色譜的進(jìn)樣系統(tǒng)的作用是將樣品直接或經(jīng)過(guò)特殊處理后引入氣相色譜儀的氣化室或色譜柱進(jìn)行分析,根據(jù)不同功能可劃分為如下幾種:
氣相色譜的進(jìn)樣系統(tǒng)
1、手動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)微量注射器
使用微量注射器抽取一定量的氣體或液體樣品注入氣相色譜儀進(jìn)行分析的手動(dòng)進(jìn)樣。廣泛適用于熱穩(wěn)定的氣體和沸點(diǎn)一般在500℃以下的液體樣品的分析。用于氣相色譜的微量注射器種類繁多,可根據(jù)樣品性質(zhì)選用不同的注射器。
固相微萃?。⊿PME)進(jìn)樣器:固相微萃取是九十年代發(fā)明的一種樣品預(yù)處理技術(shù),可用于萃取液體或氣體基質(zhì)中的有機(jī)物,萃取的樣品可手動(dòng)注入氣相色譜儀的氣化室進(jìn)行熱解析氣化,然后進(jìn)色譜柱分析。這一技術(shù)特別適用于水中有機(jī)物的分析。
2、液體自動(dòng)進(jìn)樣器
液體自動(dòng)進(jìn)樣器用于液體樣品的進(jìn)樣,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,降低人為的進(jìn)樣誤差,減少人工操作成本。適用于批量樣品的分析。
3、閥進(jìn)樣系統(tǒng)、氣體進(jìn)樣閥
氣體樣品采用閥進(jìn)樣不僅定量重復(fù)性好,而且可以與環(huán)境空氣隔離,避免空氣對(duì)樣品的污染。而采用注射器的手動(dòng)進(jìn)樣很難做到上面這兩點(diǎn)。采用閥進(jìn)樣的系統(tǒng)可以進(jìn)行多柱多閥的組合進(jìn)行一些特殊分析。氣體進(jìn)樣閥的樣品定量管體積一般在0.25毫升以上。 液體進(jìn)樣閥
液體進(jìn)樣閥一般用于裝置中液體樣品的在線取樣分析,其樣品定量環(huán)一般是閥芯處體積約0.1-1.0微升的刻槽。
4、吹掃捕集系統(tǒng)
用于固體、半固體、液體樣品基質(zhì)中揮發(fā)性有機(jī)化合物的富集和直接進(jìn)氣相色譜儀進(jìn)行分析。
5、熱解吸系統(tǒng)
用于氣體樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物的捕集,然后熱解吸進(jìn)氣相色譜儀進(jìn)行分析。
6、頂空進(jìn)樣系統(tǒng)
頂空進(jìn)樣器主要用于固體、半固體、液體樣品基質(zhì)中揮發(fā)性有機(jī)化合物的分析,如水中VOCs、茶葉中香氣成分、合成高分子材料中殘留單體的分析等。
7、熱裂解器進(jìn)樣系統(tǒng)
配備熱裂解器的氣相色譜稱為熱解氣相色譜(pyrolysis gas chromatography PGC),理論上可適用于由于揮發(fā)性差依靠氣相色譜還不能分離分析的任何有機(jī)物(在無(wú)氧條件下熱分解,其熱解產(chǎn)物或碎片一般與母體化合物的結(jié)構(gòu)有關(guān),通常比母體化合物的分子小,適于氣相色譜分析),但目前主要應(yīng)用于聚合物的分析。
通常在氣相色譜儀的載氣(氦氣或氮?dú)猓┲?,無(wú)氧條件下,將聚合物試樣加熱,由于施加到聚合物試樣上的熱能超過(guò)了分子的鍵能,結(jié)果引起化合物分子裂解。分子的碎裂包括以下過(guò)程:失去中性小分子,打開(kāi)聚合物鏈產(chǎn)生單體單元或裂解成無(wú)規(guī)的鏈碎片。聚合物熱裂解的機(jī)理取決于聚合物的種類,但熱解產(chǎn)物的性質(zhì)和相對(duì)產(chǎn)率還與熱裂解器的設(shè)計(jì)和熱裂解條件有關(guān)。影響特征熱裂解碎片產(chǎn)率重現(xiàn)性的關(guān)鍵因素有:終點(diǎn)熱解溫度、升溫時(shí)間或升溫速率和進(jìn)樣量。
如何選擇氣相色譜儀進(jìn)樣系統(tǒng)?
一、進(jìn)樣系統(tǒng)的選擇:
氣相色譜儀分析中,人們總希望有一種進(jìn)樣系統(tǒng)既能適應(yīng)填充柱和毛細(xì)管柱,又能滿足不同進(jìn)樣量和進(jìn)樣技術(shù)的需要,實(shí)踐證明這是不現(xiàn)實(shí)的,因此,對(duì)于一項(xiàng)新的分析任務(wù),面臨選擇進(jìn)樣系統(tǒng)的問(wèn)題。進(jìn)樣系統(tǒng)主要是根據(jù)樣品性質(zhì)、分析目的和色譜柱類型等來(lái)選擇,一般原則是在滿足分析要求的前提下,盡量選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和維修方便的進(jìn)樣系統(tǒng)。如填充柱和毛細(xì)管柱進(jìn)樣系統(tǒng)前者,毛細(xì)管柱常規(guī)分析時(shí)分流進(jìn)樣系統(tǒng)為等。
1、填充柱進(jìn)樣系統(tǒng)的原因:
?。?)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作和維修方便。
?。?)無(wú)隔墊吹掃功能對(duì)分析結(jié)果影響不大。
(3)填充柱容量大,進(jìn)樣量高達(dá)10μL且樣品全部進(jìn)入色譜柱,分析重復(fù)性和定量準(zhǔn)確度高,有利于微量和痕量分析。
?。?)對(duì)于極性和易吸附分解的樣品,很容易用玻璃襯管或玻璃柱解決。
(5)只要分離度允許,填充柱進(jìn)樣適用于各種揮發(fā)性樣品的分析,而毛細(xì)管柱分析時(shí)必須仔細(xì)選擇進(jìn)樣系統(tǒng)。
?。?)對(duì)于液體樣品,由于柱效有限,進(jìn)樣速度對(duì)分析結(jié)果影響不大,手動(dòng)進(jìn)樣和自動(dòng)進(jìn)樣區(qū)別不大。為提高定量精度,只要注意進(jìn)樣量和進(jìn)樣速度盡量重現(xiàn)即可。
2、毛細(xì)管柱進(jìn)樣系統(tǒng):
無(wú)論采用什么色譜分析方法,毛細(xì)管柱容量和載氣流量與填充柱相比都較低,雖然根據(jù)毛細(xì)管柱分析特點(diǎn),設(shè)計(jì)了多種進(jìn)樣系統(tǒng),改進(jìn)了進(jìn)樣技術(shù),但進(jìn)樣引起的定量誤差總體來(lái)說(shuō)比填充柱進(jìn)樣大。因此,毛細(xì)管柱進(jìn)樣系統(tǒng)的選擇比填充柱考慮的因素多。從理論上講某一個(gè)樣品可能有多種進(jìn)樣系統(tǒng)可供選擇,但實(shí)際上在性價(jià)比、操作簡(jiǎn)便性和維修保養(yǎng)要求等方面可能存在很大不同。選擇進(jìn)樣系統(tǒng)時(shí),應(yīng)首先列出不同進(jìn)樣系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),經(jīng)比較后再zui終確定。如:
(1)對(duì)于熱穩(wěn)定樣品,分流-不分流進(jìn)樣是。
?。?)對(duì)于熱不穩(wěn)定或易分解的樣品,應(yīng)選用惰性小的進(jìn)樣系統(tǒng)。
(3)在某一樣品操作參數(shù)的選擇中,采用大分流比和低氣化溫度,樣品仍可能分解,應(yīng)選用冷柱上進(jìn)樣等。
實(shí)際工作中,無(wú)論哪種進(jìn)樣系統(tǒng),*避免樣品歧視是不可能的。色譜分析是相對(duì)定量,只要操作參數(shù)和條件能穩(wěn)定重現(xiàn),即使有一定程度的樣品歧視,分析結(jié)果也會(huì)重復(fù),可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品的校準(zhǔn)來(lái)消除樣品歧視對(duì)定量準(zhǔn)確度的影響。
二、進(jìn)樣量:
進(jìn)樣量主要由樣品性質(zhì)、色譜柱容量、檢測(cè)靈敏度和進(jìn)樣系統(tǒng)等決定。進(jìn)樣量過(guò)大,保留時(shí)間會(huì)變化,峰展寬或畸變,分離度變差;若組分含量低,溶劑拖尾峰可能掩蓋組分峰或難以定量。進(jìn)樣量小,可以克服上述問(wèn)題,使峰分離良好,分析準(zhǔn)確度提高,但保留時(shí)間會(huì)拖后;若樣品組分含量相差較大,微量組分可能難以檢出。
進(jìn)樣量還和檢測(cè)器的響應(yīng)線性范圍和動(dòng)態(tài)范圍有關(guān)。若進(jìn)樣量響應(yīng)在線性范圍內(nèi),定量簡(jiǎn)單,精度高。若進(jìn)樣量響應(yīng)在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)(非線性段),雖然可以定量,但定量麻煩,誤差明顯增大。若進(jìn)樣量響應(yīng)超出動(dòng)態(tài)范圍,無(wú)法定量。對(duì)于非線性響應(yīng)的FPD分析硫化物時(shí),為了提高信噪比,適當(dāng)增加進(jìn)樣量有利于提高靈敏度。
色譜分析中,為了減少樣品的預(yù)處理,實(shí)現(xiàn)直接進(jìn)樣,提高工作效率,設(shè)計(jì)了多種大體積進(jìn)樣系統(tǒng)。
三、氣化溫度:
氣化溫度對(duì)組分分離和峰形影響很大。溫度過(guò)低,會(huì)產(chǎn)生前延峰。溫度過(guò)高,會(huì)出現(xiàn)分解產(chǎn)物或峰前沿直立。氣化溫度一般根據(jù)樣品組成、樣品量、色譜柱類型和柱溫選擇。如冷柱上進(jìn)樣,由于色譜柱插入氣化室,溫度過(guò)高會(huì)使柱前沿部分固定相剝落或分解,造成基線不穩(wěn)和引起鬼峰。
四、隔墊:
隔墊的作用是保證進(jìn)樣口處于密封狀態(tài),防止漏氣,避免外部氣體滲入。
1、隔墊選擇:
隔墊的主要性能指標(biāo)是耐溫和耐穿刺次數(shù)。優(yōu)良的隔墊zui高使用溫度可達(dá)400℃,耐穿刺次數(shù)近400次。質(zhì)劣的隔墊耐溫不到100℃,耐穿刺次數(shù)僅幾次。實(shí)際工作中,應(yīng)根據(jù)分析要求選用能滿足要求的隔墊,沒(méi)有必要非選用隔墊,關(guān)鍵是了解隔墊是否會(huì)對(duì)分析產(chǎn)生不利影響和正確使用。
2、使用注意事項(xiàng):
?。?)氣化溫度應(yīng)盡可能低,溫度越高隔墊壽命越短。當(dāng)氣化溫度過(guò)高,可能由于隔墊降解而流失,產(chǎn)生等距鬼峰。此時(shí)氣化溫度可每次降低25℃直到無(wú)峰出現(xiàn)來(lái)判斷和解決。
?。?)為了減小痕量分析時(shí)隔墊中揮發(fā)物對(duì)分析的干擾,常在高溫下對(duì)隔墊進(jìn)行老化。
?。?)隔墊螺母不要擰得太緊。優(yōu)良注樣器的隔墊螺母不用擰得很緊,好穿刺并延長(zhǎng)了隔墊壽命。實(shí)驗(yàn)表明,隔墊螺母擰得太緊更易漏氣。
?。?)注射針尖要鋒利,無(wú)倒刺。針尖質(zhì)量對(duì)隔墊的穿刺次數(shù)影響zui大,質(zhì)量不高的注射針每次進(jìn)樣可能割下一個(gè)約100μg硅橡膠微粒,而積存在襯管內(nèi)或柱內(nèi),每個(gè)微粒能吸收高達(dá)10ˉ9g溶劑或樣品,一旦被脫吸,在痕量分析中會(huì)引起鬼峰。
?。?)盡量使用隔墊吹掃功能。
(6)應(yīng)及時(shí)定期更換。
?。?)自動(dòng)進(jìn)樣有利于延長(zhǎng)隔墊壽命,可大大減少隔墊的不利影響。
3、隔墊引起的故障:
?。?)漏氣:
樣品經(jīng)過(guò)隔墊流失,載氣和分流流量下降,分析重復(fù)性變差。
檢漏,必要時(shí)更換新隔墊。
?。?)大峰后基線上移或下移:
注射進(jìn)樣時(shí)隔墊可能有短時(shí)間的嚴(yán)重漏氣。
更換新隔墊或選用較細(xì)的注射針。
?。?)保留時(shí)間變化:
隔墊密封不良,有間斷漏氣。
檢漏,必要時(shí)更換新隔墊。
(4)引起鬼峰:
隔墊表面吸附樣品,當(dāng)程序升溫時(shí)脫附而產(chǎn)生鬼峰。樣品注射過(guò)程中把隔墊碎片帶入氣化室,當(dāng)溫度高于250℃時(shí)發(fā)生分解而產(chǎn)生鬼峰。
選用耐高溫隔墊或適當(dāng)降低進(jìn)樣口溫度。
五、襯管:
1、襯管作用:
(1)防止隔墊碎片和不揮發(fā)性樣品組分進(jìn)入色譜柱,保護(hù)色譜柱不被污染。
?。?)玻璃襯管比不銹鋼襯管活性小,可減少對(duì)樣品的催化分解,基本消除活性對(duì)定性和定量分析的影響。
?。?)不同的進(jìn)樣方法選擇不同結(jié)構(gòu)、形狀和規(guī)格的襯管,可提高氣化效率,大大減小樣品氣化過(guò)程中的樣品歧視。
2、襯管設(shè)計(jì)要求:
?。?)盡量減小進(jìn)樣時(shí)樣品與金屬表面的接觸。
?。?)有不同結(jié)構(gòu)和容積的襯管供選用,以適應(yīng)不同進(jìn)樣技術(shù)的要求。
?。?)襯管內(nèi)壁要進(jìn)行去活處理。
?。?)不會(huì)對(duì)載氣流動(dòng)造成不良影響。
?。?)更換清洗方便。
3、襯管材質(zhì):
目前有石英玻璃和硬質(zhì)(高溫)玻璃兩種。
4、襯管形狀:
?。?)毛細(xì)管柱分流進(jìn)樣的襯管一般不用直通式,襯管內(nèi)有縮徑結(jié)構(gòu)、燒結(jié)玻璃粉、玻璃棉或石英玻璃棉等。這主要是為了增大與樣品接觸的表面積,加快氣化速度,減小分流歧視。同時(shí)能防止不揮發(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。
?。?)毛細(xì)管柱不分流進(jìn)樣的襯管采用直通式。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。
?。?)冷柱上進(jìn)樣不用襯管,采用保留間隙管。
?。?)采用自動(dòng)進(jìn)樣時(shí),因進(jìn)樣速度快,樣品揮發(fā)快,一般采用容積大的直通式襯管。
5、襯管容積:
襯管容積是影響定性和定量分析結(jié)果的重要參數(shù)之一,基本要求是襯管容積至少等于樣品和溶劑氣化后的體積。如果襯管容積太小,進(jìn)樣時(shí)柱前壓會(huì)突然升高,引起樣品倒灌。如果襯管容積太大,會(huì)使樣品初始譜帶展寬,產(chǎn)生柱外效應(yīng)。
常用樣品溶劑氣化膨脹后的體積:
條件:進(jìn)樣體積1μL,氣化溫度250℃,柱前壓0.14 MPa
?。?)異辛烷:110μL
?。?)正己烷:140μL
?。?)甲苯:170μL
(4)乙酸乙脂:185μL
?。?)丙酮:245μL
(6)二氯甲烷:285μL
?。?)二硫化碳:300μL
?。?)乙氰:350μL
(9)甲醇:450μL
?。?0)水:1010μL
6、襯管填充物:
玻璃襯管中填充石英玻璃棉的目的是使樣品混合物均勻,充分氣化,防止不揮發(fā)性組分和機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入色譜柱。
?。?)石英玻璃棉填充量:
1)分流進(jìn)樣襯管填充量較大,不分流進(jìn)樣和大口徑毛細(xì)管柱直接進(jìn)樣約為分流進(jìn)樣的1/5,直接進(jìn)樣一般不用填充。
2)高吸附性樣品如農(nóng)藥,少填會(huì)得到更好的分析效果。
3)樣品中含有非揮發(fā)性化合物或某些特殊樣品,減少或改變填充量可能分析效果更佳。
4)對(duì)于高氣化熱的溶劑如水,適當(dāng)增加填充量會(huì)得到更好的分析效果。
5)石英玻璃棉填充應(yīng)均勻,不宜太緊,也不宜太松。
?。?)石英玻璃棉填充位置:
一般位于注射針尖下方1~2mm左右,太遠(yuǎn)太近都會(huì)使分析結(jié)果重復(fù)性差。
(3)襯管和石英玻璃棉的硅烷化:
雖然玻璃襯管的金屬活性小,但其內(nèi)表面仍有活性點(diǎn),石英玻璃棉也存在活性點(diǎn),對(duì)于某些樣品特別是農(nóng)藥,為了減少吸附性和分解,需進(jìn)行硅烷化處理。進(jìn)樣器在高溫操作時(shí),硅烷化處理的有效作用只有幾天,應(yīng)及時(shí)更換硅烷化襯管和石英玻璃棉,否則要重新硅烷化。
常用硅烷化方法是二甲基氯硅烷化。
1)襯管或石英玻璃棉用丙酮等清洗,涼干后在5%正己烷溶液中浸泡12h左右。
2)取出浸泡后的襯管或石英玻璃棉,立即用甲醇清洗2~3次,然后在甲醇中浸泡1h左右。
3)從甲醇中取出涼干后,與二甲基氯硅烷一起在干燥條件下保存。
7、襯管密封:
玻璃襯管常用密封材料是耐溫硅橡膠和石墨。襯管上端的“O”形硅膠密封圈用一段時(shí)間后,會(huì)形成載氣旁路(分流、柱流量),使峰忽大忽小,造成無(wú)法定量。因此,除保證襯管初裝時(shí)的密封性外,還要及時(shí)檢漏和更換。當(dāng)進(jìn)樣口溫度超過(guò)400℃時(shí),采用石墨密封圈。使用石墨密封圈時(shí),密封圈尺寸規(guī)格要和襯管相匹配,否則極易漏氣。
氟橡膠密封性比石墨好,但長(zhǎng)期在高溫下工作,容易漏氣,壽命較短。
8、襯管清洗:
襯管使用一段時(shí)間后,襯管中的石墨墊粉末會(huì)附著溶劑,襯管中的石英玻璃棉會(huì)沾有隔墊碎片,需要進(jìn)行清洗。清洗前一定先除去原有石英玻璃棉。清洗后應(yīng)避免用手觸摸,以防油脂污染。清洗方法主要有:
(1)用蘸有溶劑(視樣品情況選用溶劑)的紗布擦洗襯管內(nèi)壁,若襯管內(nèi)壁污垢較多,將襯管有污垢部分浸入溶劑中數(shù)小時(shí)后,再反復(fù)擦洗直至干凈。清洗后的襯管涼干后,填充石英玻璃棉,在250℃恒溫箱中烘干。
?。?)熱酸氧化除污。
?。?)在火焰中加熱到500℃,除去有機(jī)殘留物。
9、襯管引起的故障:
?。?)樣品歧視。
?。?)樣品可能分解。
(3)樣品倒灌:
1)大體積進(jìn)樣時(shí)氣化溫度太高。
2)進(jìn)樣量太大。
3)襯管容積小。
?。?)定量重復(fù)性差。
?。?)峰形畸變。
?。?)引起鬼峰。
10、使用注意事項(xiàng):
(1)對(duì)于分流進(jìn)樣和大體積進(jìn)樣,進(jìn)樣量一般大于1μL或更大,襯管容積應(yīng)大于800μL或更大。對(duì)于快速分析(100μm小直徑柱)、頂空進(jìn)樣和熱解析進(jìn)樣等,襯管容積應(yīng)適當(dāng)減小。
?。?)更換襯管時(shí),安裝位置要重現(xiàn)。
?。?)當(dāng)峰出現(xiàn)拖尾、定量重復(fù)性變差或檢測(cè)器靈敏度明顯減小時(shí),應(yīng)及時(shí)更換去活襯管或?qū)σr管進(jìn)行再去活處理。
?。?)對(duì)于“臟”樣品,建議襯管每天更換一次。干凈樣品視情況而定。襯管一般可一個(gè)月更換一次。
?。?)襯管內(nèi)填石英玻璃棉不適合分析酚類、有機(jī)酸類、農(nóng)藥類、胺類、性極性化合物和熱不穩(wěn)定性化合物等。
?。?)為防止注射針頭進(jìn)樣時(shí)穿過(guò)石英玻璃棉,可在針頭上裝一個(gè)或幾個(gè)隔墊。
?。?)為防止在襯管中石英玻璃棉位置改變,一定要在柱前壓降至零時(shí)更換隔墊和毛細(xì)管柱。
?。?)襯管破碎后,應(yīng)從柱箱內(nèi)拆去毛細(xì)管柱、柱接頭與氣化室連接插件后,才能清除氣化室中的襯管玻璃碎片。清除時(shí)玻璃碎片一定要清除干凈,否則再裝襯管時(shí),密封面容易造成損傷而漏氣。
(9)新樣品分析前應(yīng)考慮:
1)襯管規(guī)格和形狀。
2)是否填充石英玻璃棉。
3)是否要硅烷化。
4)已安裝好襯管要復(fù)查密封性。
5)襯管是否破碎。
6)石英玻璃棉位置是否已改變。
7)注射針插入深度。
8)襯管和石英玻璃棉是否更換或重新硅烷化等。
?。?0)襯管引起重復(fù)性差的主要原因:
1)石英玻璃棉填充不當(dāng)。
2)硅烷化作用失效。
3)進(jìn)樣量大可能出現(xiàn)樣品氣化后倒灌。
4)填充的固體吸附劑或固定相不能正常發(fā)揮作用。
六、進(jìn)樣器死體積:
對(duì)于填充柱,進(jìn)樣器死體積可以忽略。
對(duì)于毛細(xì)管柱,進(jìn)樣器死體積對(duì)峰展寬的影響不能忽略,應(yīng)盡量減小進(jìn)樣量,適當(dāng)提高氣化溫度,增大載氣流量和分流比(若靈敏度允許)。若仍不能滿足要求,只能考慮各種聚焦(濃縮)技術(shù),如程序升溫、溶劑聚焦即毛細(xì)管柱不分流進(jìn)樣的柱溶劑效應(yīng)和冷阱聚焦即用致冷劑實(shí)現(xiàn)低溫(比樣品沸點(diǎn)低150℃左右)濃縮。
七、液體微量注射器:
氣相色譜儀分析中,液體微量注射器進(jìn)樣對(duì)定性和定量重現(xiàn)性影響因素是多方面的,如進(jìn)樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、樣品中的雜質(zhì)濃度和組分的理化性質(zhì)、進(jìn)樣條件(氣化溫度、載氣流量、隔墊吹掃氣流量、襯管和隔墊老化等)、注射器規(guī)格、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量、正確使用和保養(yǎng)、進(jìn)樣技巧(注射器取樣方法、注射針的插入深度和拔出時(shí)間)等。
1、進(jìn)樣前考慮:
?。?)進(jìn)樣速度:
進(jìn)樣速度依賴于樣品類型、色譜柱類型、加熱方式、氣化室結(jié)構(gòu)、載氣流量、襯管類型和分析要求等。若組分的揮發(fā)性大或峰寬小,注射速度應(yīng)盡量快。如果注射時(shí)間超過(guò)峰寬,峰將加寬、拖尾和分離變差。若組分沸點(diǎn)高或保留時(shí)間長(zhǎng),進(jìn)樣速度顯得不太重要。
?。?)注射針插入深度:
進(jìn)樣器結(jié)構(gòu)不同,注射針插入深度不同。
冷柱上進(jìn)樣時(shí)針尖必須插到柱頭,一般氣化室針尖必須插到有效加熱區(qū)或襯管的內(nèi)填充物上方1~2mm處,才有利于樣品的瞬時(shí)氣化和以“塞子”進(jìn)入色譜柱。每次插入深度應(yīng)相同。
(3)隔墊松緊:
隔墊過(guò)緊有利于密封但進(jìn)樣困難,不易重復(fù),隔墊壽命短。實(shí)際操作時(shí),應(yīng)根據(jù)柱前壓大小適當(dāng)調(diào)節(jié)松緊,以保證撥針不漏氣為準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)表明,某些情況下注入樣品后在進(jìn)樣口停留幾秒,有利于隔墊較松時(shí)進(jìn)樣的重復(fù)性。
2、進(jìn)樣方法:
?。?)一般進(jìn)樣方法:
1)吸取樣品前,先用溶劑清洗3~5次,進(jìn)樣前再用樣品清洗3~5次。
2)對(duì)于10μL以上注射器,吸取樣品時(shí)要注意有無(wú)氣泡。
3)注入GC前,把蘸在針頭的多余樣品用濾紙擦去。
4)注射時(shí)不要邊扎邊推注射桿,當(dāng)針全部插入氣化室后,進(jìn)樣并敏捷拔出注射針。
?。?)空氣夾心取樣進(jìn)樣法:
死體積10μL以上的微量注射器吸入樣品后,通常在針頭殘留零點(diǎn)幾微升的樣品,在此狀態(tài)下注入高溫氣化室時(shí),針頭部分的樣品會(huì)先氣化進(jìn)入色譜柱,再是其余的樣品,這近乎打兩次針(兩次進(jìn)樣)。為了克服這個(gè)缺點(diǎn),可采用空氣夾心取樣進(jìn)樣,即在取樣前,注射器先吸取一定量的空氣,然后吸取一定量的液體樣品,再吸取一段空氣后進(jìn)樣。采用這種方法吸取的樣品夾在兩個(gè)空氣柱之間。
?。?)空氣溶劑夾心取樣進(jìn)樣法(溶劑閃蒸進(jìn)樣法):
具有高沸點(diǎn)組分的樣品進(jìn)樣注入后,注射針內(nèi)會(huì)有殘留現(xiàn)象,這樣進(jìn)入色譜柱的樣品組成與原樣品組成不同。一般來(lái)說(shuō),低沸點(diǎn)組分進(jìn)入色譜柱的量相對(duì)多,高沸點(diǎn)組分定量值變小。為防止進(jìn)樣歧視,可采用空氣溶劑夾心取樣進(jìn)樣,即在取樣前,注射器先吸取1μL溶劑和0.5μL空氣,然后吸取一定量的液體樣品,再吸取一段空氣后進(jìn)樣。采用這種方法吸取的樣品,可確保全部注入GC,注射針內(nèi)不會(huì)有殘留現(xiàn)象。
3、使用注意事項(xiàng):
?。?)注射樣品量在注射器量程的2/3左右為佳。
?。?)注射器量程的校正方法有汞稱重法和比較法等。
?。?)注射器量程校正比較困難,為了減小進(jìn)樣量誤差的影響,應(yīng)采用內(nèi)標(biāo)法定量,盡可能采用同一支注射器進(jìn)樣。
?。?)注射器有一定壽命(主要指抽取次數(shù))。10μL注射器以能否在浸潤(rùn)針壁排出氣泡為準(zhǔn)。
?。?)不宜快速推拉針頭,太快不但不宜排出氣泡,還會(huì)損壞。
(6)0.5~1μL微量注射器的針芯拔出針頭時(shí),不要再用力推回,需把針頭與刻度針管連接螺母扭開(kāi),用手輕輕把針芯穿過(guò)密封墊后再扭回螺母。
?。?)注射器被污染或用于注射其它樣品后,清洗后可以再使用。但應(yīng)注意:
1)不能通過(guò)清洗后用同一支注射器注射不濃度的樣品。
2)注射濃度過(guò)高的樣品后,不能注射低濃度(痕量)樣品。
3)像ECD分析所用注射器只能。
?。?)一天注射分析后或注射沸點(diǎn)過(guò)高樣品的注射器,必須經(jīng)清洗后方可存放,否則會(huì)粘住。
?。?)針尖處的殘留樣品是影響分析重復(fù)性的主要因素之一,進(jìn)樣前要用濾紙擦去。
?。?0)特別是痕量分析時(shí),應(yīng)避免用手觸摸針頭,以防引起鬼峰。
?。?1)清洗注射器時(shí),若不能從針頭吸入溶劑,可拔出柱塞從后部注入溶劑浸泡清洗。
?。?2)根據(jù)樣品特點(diǎn),備好清洗注射器的溶劑和裝廢液的容器。
八、微量注射器進(jìn)樣與進(jìn)樣閥進(jìn)樣的比較:
1、微量注射器進(jìn)樣:
?。?)氣體進(jìn)樣:
氣體定量分析一般采用外標(biāo)法,采用微量注射器進(jìn)樣時(shí)注射體積要準(zhǔn)確,否則定量準(zhǔn)確度很難保證。因此盡量不用。
(2)液體進(jìn)樣:
采用微量注射器把液體樣品注入加熱的氣化室中,一般不存在蒸發(fā)困難的問(wèn)題。但對(duì)于高沸點(diǎn)組分(>300℃)特別是是固體樣品,注射樣品后,針頭可能會(huì)殘留高沸點(diǎn)組分。采用溶劑清洗可消除此影響。
2、進(jìn)樣閥進(jìn)樣:
?。?)氣體進(jìn)樣:
死體積小的氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣的定量分析結(jié)果比微量注射器好的多。但對(duì)于沸點(diǎn)較高的組分不能較快地從閥中蒸發(fā),會(huì)使峰展寬而影響定量,采用恒溫加熱進(jìn)樣閥進(jìn)樣能很好的解決這個(gè)問(wèn)題。
?。?)液體進(jìn)樣:
液體進(jìn)樣閥進(jìn)樣效果不錯(cuò),但不如微量注射器進(jìn)樣方便,只有某些特殊樣品才考慮采用液體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。
九、含水樣品的分析:
常量和微量水可以用氣相色譜分析(TCD),F(xiàn)ID是*能進(jìn)水樣的檢測(cè)器。由于水不是理想的溶劑,在遇到含水樣品的分析時(shí)要謹(jǐn)慎處理。水某些物理特性對(duì)分析有不利影響:
1、水的蒸發(fā)膨脹體積zui大,襯管容積小會(huì)引起進(jìn)樣時(shí)樣品倒灌。
2、許多固定相對(duì)水的潤(rùn)濕性和溶解性較差。當(dāng)水進(jìn)入色譜柱時(shí),在柱壁上不能形成光滑的溶劑膜而形成水滴,導(dǎo)致不能均勻地流過(guò)色譜柱,使柱性能變差。當(dāng)柱溫較低時(shí),部分水以液態(tài)流過(guò)色譜柱,使在水中溶解性較好的組分峰展寬,甚至峰分裂。
3、水能使許多固定相降解,影響柱性能,使分辨率變差,基線漂移,噪聲增大。
4、采用冷柱上進(jìn)樣時(shí),不揮發(fā)性化合物如水溶性鹽類被液態(tài)水帶入色譜柱,會(huì)污染色譜柱和系統(tǒng)。
5、大量水會(huì)使FID滅火,微量水會(huì)使ECD靈敏度降低和線性范圍變窄等。
6、當(dāng)必須分析含水樣品時(shí),可選擇色譜柱和分析條件,盡量減小水峰對(duì)其它峰的干擾,如選用鍵合相柱、柱溫大于100℃和在水樣中適當(dāng)加入有機(jī)溶劑等。
氣相色譜的進(jìn)樣系統(tǒng)
1、手動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)微量注射器
使用微量注射器抽取一定量的氣體或液體樣品注入氣相色譜儀進(jìn)行分析的手動(dòng)進(jìn)樣。廣泛適用于熱穩(wěn)定的氣體和沸點(diǎn)一般在500℃以下的液體樣品的分析。用于氣相色譜的微量注射器種類繁多,可根據(jù)樣品性質(zhì)選用不同的注射器。
固相微萃?。⊿PME)進(jìn)樣器:固相微萃取是九十年代發(fā)明的一種樣品預(yù)處理技術(shù),可用于萃取液體或氣體基質(zhì)中的有機(jī)物,萃取的樣品可手動(dòng)注入氣相色譜儀的氣化室進(jìn)行熱解析氣化,然后進(jìn)色譜柱分析。這一技術(shù)特別適用于水中有機(jī)物的分析。
2、液體自動(dòng)進(jìn)樣器
液體自動(dòng)進(jìn)樣器用于液體樣品的進(jìn)樣,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,降低人為的進(jìn)樣誤差,減少人工操作成本。適用于批量樣品的分析。
3、閥進(jìn)樣系統(tǒng)、氣體進(jìn)樣閥
氣體樣品采用閥進(jìn)樣不僅定量重復(fù)性好,而且可以與環(huán)境空氣隔離,避免空氣對(duì)樣品的污染。而采用注射器的手動(dòng)進(jìn)樣很難做到上面這兩點(diǎn)。采用閥進(jìn)樣的系統(tǒng)可以進(jìn)行多柱多閥的組合進(jìn)行一些特殊分析。氣體進(jìn)樣閥的樣品定量管體積一般在0.25毫升以上。 液體進(jìn)樣閥
液體進(jìn)樣閥一般用于裝置中液體樣品的在線取樣分析,其樣品定量環(huán)一般是閥芯處體積約0.1-1.0微升的刻槽。
4、吹掃捕集系統(tǒng)
用于固體、半固體、液體樣品基質(zhì)中揮發(fā)性有機(jī)化合物的富集和直接進(jìn)氣相色譜儀進(jìn)行分析。
5、熱解吸系統(tǒng)
用于氣體樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物的捕集,然后熱解吸進(jìn)氣相色譜儀進(jìn)行分析。
6、頂空進(jìn)樣系統(tǒng)
頂空進(jìn)樣器主要用于固體、半固體、液體樣品基質(zhì)中揮發(fā)性有機(jī)化合物的分析,如水中VOCs、茶葉中香氣成分、合成高分子材料中殘留單體的分析等。
7、熱裂解器進(jìn)樣系統(tǒng)
配備熱裂解器的氣相色譜稱為熱解氣相色譜(pyrolysis gas chromatography PGC),理論上可適用于由于揮發(fā)性差依靠氣相色譜還不能分離分析的任何有機(jī)物(在無(wú)氧條件下熱分解,其熱解產(chǎn)物或碎片一般與母體化合物的結(jié)構(gòu)有關(guān),通常比母體化合物的分子小,適于氣相色譜分析),但目前主要應(yīng)用于聚合物的分析。
通常在氣相色譜儀的載氣(氦氣或氮?dú)猓┲?,無(wú)氧條件下,將聚合物試樣加熱,由于施加到聚合物試樣上的熱能超過(guò)了分子的鍵能,結(jié)果引起化合物分子裂解。分子的碎裂包括以下過(guò)程:失去中性小分子,打開(kāi)聚合物鏈產(chǎn)生單體單元或裂解成無(wú)規(guī)的鏈碎片。聚合物熱裂解的機(jī)理取決于聚合物的種類,但熱解產(chǎn)物的性質(zhì)和相對(duì)產(chǎn)率還與熱裂解器的設(shè)計(jì)和熱裂解條件有關(guān)。影響特征熱裂解碎片產(chǎn)率重現(xiàn)性的關(guān)鍵因素有:終點(diǎn)熱解溫度、升溫時(shí)間或升溫速率和進(jìn)樣量。
如何選擇氣相色譜儀進(jìn)樣系統(tǒng)?
一、進(jìn)樣系統(tǒng)的選擇:
氣相色譜儀分析中,人們總希望有一種進(jìn)樣系統(tǒng)既能適應(yīng)填充柱和毛細(xì)管柱,又能滿足不同進(jìn)樣量和進(jìn)樣技術(shù)的需要,實(shí)踐證明這是不現(xiàn)實(shí)的,因此,對(duì)于一項(xiàng)新的分析任務(wù),面臨選擇進(jìn)樣系統(tǒng)的問(wèn)題。進(jìn)樣系統(tǒng)主要是根據(jù)樣品性質(zhì)、分析目的和色譜柱類型等來(lái)選擇,一般原則是在滿足分析要求的前提下,盡量選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和維修方便的進(jìn)樣系統(tǒng)。如填充柱和毛細(xì)管柱進(jìn)樣系統(tǒng)前者,毛細(xì)管柱常規(guī)分析時(shí)分流進(jìn)樣系統(tǒng)為等。
1、填充柱進(jìn)樣系統(tǒng)的原因:
?。?)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作和維修方便。
?。?)無(wú)隔墊吹掃功能對(duì)分析結(jié)果影響不大。
(3)填充柱容量大,進(jìn)樣量高達(dá)10μL且樣品全部進(jìn)入色譜柱,分析重復(fù)性和定量準(zhǔn)確度高,有利于微量和痕量分析。
?。?)對(duì)于極性和易吸附分解的樣品,很容易用玻璃襯管或玻璃柱解決。
(5)只要分離度允許,填充柱進(jìn)樣適用于各種揮發(fā)性樣品的分析,而毛細(xì)管柱分析時(shí)必須仔細(xì)選擇進(jìn)樣系統(tǒng)。
?。?)對(duì)于液體樣品,由于柱效有限,進(jìn)樣速度對(duì)分析結(jié)果影響不大,手動(dòng)進(jìn)樣和自動(dòng)進(jìn)樣區(qū)別不大。為提高定量精度,只要注意進(jìn)樣量和進(jìn)樣速度盡量重現(xiàn)即可。
2、毛細(xì)管柱進(jìn)樣系統(tǒng):
無(wú)論采用什么色譜分析方法,毛細(xì)管柱容量和載氣流量與填充柱相比都較低,雖然根據(jù)毛細(xì)管柱分析特點(diǎn),設(shè)計(jì)了多種進(jìn)樣系統(tǒng),改進(jìn)了進(jìn)樣技術(shù),但進(jìn)樣引起的定量誤差總體來(lái)說(shuō)比填充柱進(jìn)樣大。因此,毛細(xì)管柱進(jìn)樣系統(tǒng)的選擇比填充柱考慮的因素多。從理論上講某一個(gè)樣品可能有多種進(jìn)樣系統(tǒng)可供選擇,但實(shí)際上在性價(jià)比、操作簡(jiǎn)便性和維修保養(yǎng)要求等方面可能存在很大不同。選擇進(jìn)樣系統(tǒng)時(shí),應(yīng)首先列出不同進(jìn)樣系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),經(jīng)比較后再zui終確定。如:
(1)對(duì)于熱穩(wěn)定樣品,分流-不分流進(jìn)樣是。
?。?)對(duì)于熱不穩(wěn)定或易分解的樣品,應(yīng)選用惰性小的進(jìn)樣系統(tǒng)。
(3)在某一樣品操作參數(shù)的選擇中,采用大分流比和低氣化溫度,樣品仍可能分解,應(yīng)選用冷柱上進(jìn)樣等。
實(shí)際工作中,無(wú)論哪種進(jìn)樣系統(tǒng),*避免樣品歧視是不可能的。色譜分析是相對(duì)定量,只要操作參數(shù)和條件能穩(wěn)定重現(xiàn),即使有一定程度的樣品歧視,分析結(jié)果也會(huì)重復(fù),可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣品的校準(zhǔn)來(lái)消除樣品歧視對(duì)定量準(zhǔn)確度的影響。
二、進(jìn)樣量:
進(jìn)樣量主要由樣品性質(zhì)、色譜柱容量、檢測(cè)靈敏度和進(jìn)樣系統(tǒng)等決定。進(jìn)樣量過(guò)大,保留時(shí)間會(huì)變化,峰展寬或畸變,分離度變差;若組分含量低,溶劑拖尾峰可能掩蓋組分峰或難以定量。進(jìn)樣量小,可以克服上述問(wèn)題,使峰分離良好,分析準(zhǔn)確度提高,但保留時(shí)間會(huì)拖后;若樣品組分含量相差較大,微量組分可能難以檢出。
進(jìn)樣量還和檢測(cè)器的響應(yīng)線性范圍和動(dòng)態(tài)范圍有關(guān)。若進(jìn)樣量響應(yīng)在線性范圍內(nèi),定量簡(jiǎn)單,精度高。若進(jìn)樣量響應(yīng)在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)(非線性段),雖然可以定量,但定量麻煩,誤差明顯增大。若進(jìn)樣量響應(yīng)超出動(dòng)態(tài)范圍,無(wú)法定量。對(duì)于非線性響應(yīng)的FPD分析硫化物時(shí),為了提高信噪比,適當(dāng)增加進(jìn)樣量有利于提高靈敏度。
色譜分析中,為了減少樣品的預(yù)處理,實(shí)現(xiàn)直接進(jìn)樣,提高工作效率,設(shè)計(jì)了多種大體積進(jìn)樣系統(tǒng)。
三、氣化溫度:
氣化溫度對(duì)組分分離和峰形影響很大。溫度過(guò)低,會(huì)產(chǎn)生前延峰。溫度過(guò)高,會(huì)出現(xiàn)分解產(chǎn)物或峰前沿直立。氣化溫度一般根據(jù)樣品組成、樣品量、色譜柱類型和柱溫選擇。如冷柱上進(jìn)樣,由于色譜柱插入氣化室,溫度過(guò)高會(huì)使柱前沿部分固定相剝落或分解,造成基線不穩(wěn)和引起鬼峰。
四、隔墊:
隔墊的作用是保證進(jìn)樣口處于密封狀態(tài),防止漏氣,避免外部氣體滲入。
1、隔墊選擇:
隔墊的主要性能指標(biāo)是耐溫和耐穿刺次數(shù)。優(yōu)良的隔墊zui高使用溫度可達(dá)400℃,耐穿刺次數(shù)近400次。質(zhì)劣的隔墊耐溫不到100℃,耐穿刺次數(shù)僅幾次。實(shí)際工作中,應(yīng)根據(jù)分析要求選用能滿足要求的隔墊,沒(méi)有必要非選用隔墊,關(guān)鍵是了解隔墊是否會(huì)對(duì)分析產(chǎn)生不利影響和正確使用。
2、使用注意事項(xiàng):
?。?)氣化溫度應(yīng)盡可能低,溫度越高隔墊壽命越短。當(dāng)氣化溫度過(guò)高,可能由于隔墊降解而流失,產(chǎn)生等距鬼峰。此時(shí)氣化溫度可每次降低25℃直到無(wú)峰出現(xiàn)來(lái)判斷和解決。
?。?)為了減小痕量分析時(shí)隔墊中揮發(fā)物對(duì)分析的干擾,常在高溫下對(duì)隔墊進(jìn)行老化。
?。?)隔墊螺母不要擰得太緊。優(yōu)良注樣器的隔墊螺母不用擰得很緊,好穿刺并延長(zhǎng)了隔墊壽命。實(shí)驗(yàn)表明,隔墊螺母擰得太緊更易漏氣。
?。?)注射針尖要鋒利,無(wú)倒刺。針尖質(zhì)量對(duì)隔墊的穿刺次數(shù)影響zui大,質(zhì)量不高的注射針每次進(jìn)樣可能割下一個(gè)約100μg硅橡膠微粒,而積存在襯管內(nèi)或柱內(nèi),每個(gè)微粒能吸收高達(dá)10ˉ9g溶劑或樣品,一旦被脫吸,在痕量分析中會(huì)引起鬼峰。
?。?)盡量使用隔墊吹掃功能。
(6)應(yīng)及時(shí)定期更換。
?。?)自動(dòng)進(jìn)樣有利于延長(zhǎng)隔墊壽命,可大大減少隔墊的不利影響。
3、隔墊引起的故障:
?。?)漏氣:
樣品經(jīng)過(guò)隔墊流失,載氣和分流流量下降,分析重復(fù)性變差。
檢漏,必要時(shí)更換新隔墊。
?。?)大峰后基線上移或下移:
注射進(jìn)樣時(shí)隔墊可能有短時(shí)間的嚴(yán)重漏氣。
更換新隔墊或選用較細(xì)的注射針。
?。?)保留時(shí)間變化:
隔墊密封不良,有間斷漏氣。
檢漏,必要時(shí)更換新隔墊。
(4)引起鬼峰:
隔墊表面吸附樣品,當(dāng)程序升溫時(shí)脫附而產(chǎn)生鬼峰。樣品注射過(guò)程中把隔墊碎片帶入氣化室,當(dāng)溫度高于250℃時(shí)發(fā)生分解而產(chǎn)生鬼峰。
選用耐高溫隔墊或適當(dāng)降低進(jìn)樣口溫度。
五、襯管:
1、襯管作用:
(1)防止隔墊碎片和不揮發(fā)性樣品組分進(jìn)入色譜柱,保護(hù)色譜柱不被污染。
?。?)玻璃襯管比不銹鋼襯管活性小,可減少對(duì)樣品的催化分解,基本消除活性對(duì)定性和定量分析的影響。
?。?)不同的進(jìn)樣方法選擇不同結(jié)構(gòu)、形狀和規(guī)格的襯管,可提高氣化效率,大大減小樣品氣化過(guò)程中的樣品歧視。
2、襯管設(shè)計(jì)要求:
?。?)盡量減小進(jìn)樣時(shí)樣品與金屬表面的接觸。
?。?)有不同結(jié)構(gòu)和容積的襯管供選用,以適應(yīng)不同進(jìn)樣技術(shù)的要求。
?。?)襯管內(nèi)壁要進(jìn)行去活處理。
?。?)不會(huì)對(duì)載氣流動(dòng)造成不良影響。
?。?)更換清洗方便。
3、襯管材質(zhì):
目前有石英玻璃和硬質(zhì)(高溫)玻璃兩種。
4、襯管形狀:
?。?)毛細(xì)管柱分流進(jìn)樣的襯管一般不用直通式,襯管內(nèi)有縮徑結(jié)構(gòu)、燒結(jié)玻璃粉、玻璃棉或石英玻璃棉等。這主要是為了增大與樣品接觸的表面積,加快氣化速度,減小分流歧視。同時(shí)能防止不揮發(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。
?。?)毛細(xì)管柱不分流進(jìn)樣的襯管采用直通式。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。
?。?)冷柱上進(jìn)樣不用襯管,采用保留間隙管。
?。?)采用自動(dòng)進(jìn)樣時(shí),因進(jìn)樣速度快,樣品揮發(fā)快,一般采用容積大的直通式襯管。
5、襯管容積:
襯管容積是影響定性和定量分析結(jié)果的重要參數(shù)之一,基本要求是襯管容積至少等于樣品和溶劑氣化后的體積。如果襯管容積太小,進(jìn)樣時(shí)柱前壓會(huì)突然升高,引起樣品倒灌。如果襯管容積太大,會(huì)使樣品初始譜帶展寬,產(chǎn)生柱外效應(yīng)。
常用樣品溶劑氣化膨脹后的體積:
條件:進(jìn)樣體積1μL,氣化溫度250℃,柱前壓0.14 MPa
?。?)異辛烷:110μL
?。?)正己烷:140μL
?。?)甲苯:170μL
(4)乙酸乙脂:185μL
?。?)丙酮:245μL
(6)二氯甲烷:285μL
?。?)二硫化碳:300μL
?。?)乙氰:350μL
(9)甲醇:450μL
?。?0)水:1010μL
6、襯管填充物:
玻璃襯管中填充石英玻璃棉的目的是使樣品混合物均勻,充分氣化,防止不揮發(fā)性組分和機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入色譜柱。
?。?)石英玻璃棉填充量:
1)分流進(jìn)樣襯管填充量較大,不分流進(jìn)樣和大口徑毛細(xì)管柱直接進(jìn)樣約為分流進(jìn)樣的1/5,直接進(jìn)樣一般不用填充。
2)高吸附性樣品如農(nóng)藥,少填會(huì)得到更好的分析效果。
3)樣品中含有非揮發(fā)性化合物或某些特殊樣品,減少或改變填充量可能分析效果更佳。
4)對(duì)于高氣化熱的溶劑如水,適當(dāng)增加填充量會(huì)得到更好的分析效果。
5)石英玻璃棉填充應(yīng)均勻,不宜太緊,也不宜太松。
?。?)石英玻璃棉填充位置:
一般位于注射針尖下方1~2mm左右,太遠(yuǎn)太近都會(huì)使分析結(jié)果重復(fù)性差。
(3)襯管和石英玻璃棉的硅烷化:
雖然玻璃襯管的金屬活性小,但其內(nèi)表面仍有活性點(diǎn),石英玻璃棉也存在活性點(diǎn),對(duì)于某些樣品特別是農(nóng)藥,為了減少吸附性和分解,需進(jìn)行硅烷化處理。進(jìn)樣器在高溫操作時(shí),硅烷化處理的有效作用只有幾天,應(yīng)及時(shí)更換硅烷化襯管和石英玻璃棉,否則要重新硅烷化。
常用硅烷化方法是二甲基氯硅烷化。
1)襯管或石英玻璃棉用丙酮等清洗,涼干后在5%正己烷溶液中浸泡12h左右。
2)取出浸泡后的襯管或石英玻璃棉,立即用甲醇清洗2~3次,然后在甲醇中浸泡1h左右。
3)從甲醇中取出涼干后,與二甲基氯硅烷一起在干燥條件下保存。
7、襯管密封:
玻璃襯管常用密封材料是耐溫硅橡膠和石墨。襯管上端的“O”形硅膠密封圈用一段時(shí)間后,會(huì)形成載氣旁路(分流、柱流量),使峰忽大忽小,造成無(wú)法定量。因此,除保證襯管初裝時(shí)的密封性外,還要及時(shí)檢漏和更換。當(dāng)進(jìn)樣口溫度超過(guò)400℃時(shí),采用石墨密封圈。使用石墨密封圈時(shí),密封圈尺寸規(guī)格要和襯管相匹配,否則極易漏氣。
氟橡膠密封性比石墨好,但長(zhǎng)期在高溫下工作,容易漏氣,壽命較短。
8、襯管清洗:
襯管使用一段時(shí)間后,襯管中的石墨墊粉末會(huì)附著溶劑,襯管中的石英玻璃棉會(huì)沾有隔墊碎片,需要進(jìn)行清洗。清洗前一定先除去原有石英玻璃棉。清洗后應(yīng)避免用手觸摸,以防油脂污染。清洗方法主要有:
(1)用蘸有溶劑(視樣品情況選用溶劑)的紗布擦洗襯管內(nèi)壁,若襯管內(nèi)壁污垢較多,將襯管有污垢部分浸入溶劑中數(shù)小時(shí)后,再反復(fù)擦洗直至干凈。清洗后的襯管涼干后,填充石英玻璃棉,在250℃恒溫箱中烘干。
?。?)熱酸氧化除污。
?。?)在火焰中加熱到500℃,除去有機(jī)殘留物。
9、襯管引起的故障:
?。?)樣品歧視。
?。?)樣品可能分解。
(3)樣品倒灌:
1)大體積進(jìn)樣時(shí)氣化溫度太高。
2)進(jìn)樣量太大。
3)襯管容積小。
?。?)定量重復(fù)性差。
?。?)峰形畸變。
?。?)引起鬼峰。
10、使用注意事項(xiàng):
(1)對(duì)于分流進(jìn)樣和大體積進(jìn)樣,進(jìn)樣量一般大于1μL或更大,襯管容積應(yīng)大于800μL或更大。對(duì)于快速分析(100μm小直徑柱)、頂空進(jìn)樣和熱解析進(jìn)樣等,襯管容積應(yīng)適當(dāng)減小。
?。?)更換襯管時(shí),安裝位置要重現(xiàn)。
?。?)當(dāng)峰出現(xiàn)拖尾、定量重復(fù)性變差或檢測(cè)器靈敏度明顯減小時(shí),應(yīng)及時(shí)更換去活襯管或?qū)σr管進(jìn)行再去活處理。
?。?)對(duì)于“臟”樣品,建議襯管每天更換一次。干凈樣品視情況而定。襯管一般可一個(gè)月更換一次。
?。?)襯管內(nèi)填石英玻璃棉不適合分析酚類、有機(jī)酸類、農(nóng)藥類、胺類、性極性化合物和熱不穩(wěn)定性化合物等。
?。?)為防止注射針頭進(jìn)樣時(shí)穿過(guò)石英玻璃棉,可在針頭上裝一個(gè)或幾個(gè)隔墊。
?。?)為防止在襯管中石英玻璃棉位置改變,一定要在柱前壓降至零時(shí)更換隔墊和毛細(xì)管柱。
?。?)襯管破碎后,應(yīng)從柱箱內(nèi)拆去毛細(xì)管柱、柱接頭與氣化室連接插件后,才能清除氣化室中的襯管玻璃碎片。清除時(shí)玻璃碎片一定要清除干凈,否則再裝襯管時(shí),密封面容易造成損傷而漏氣。
(9)新樣品分析前應(yīng)考慮:
1)襯管規(guī)格和形狀。
2)是否填充石英玻璃棉。
3)是否要硅烷化。
4)已安裝好襯管要復(fù)查密封性。
5)襯管是否破碎。
6)石英玻璃棉位置是否已改變。
7)注射針插入深度。
8)襯管和石英玻璃棉是否更換或重新硅烷化等。
?。?0)襯管引起重復(fù)性差的主要原因:
1)石英玻璃棉填充不當(dāng)。
2)硅烷化作用失效。
3)進(jìn)樣量大可能出現(xiàn)樣品氣化后倒灌。
4)填充的固體吸附劑或固定相不能正常發(fā)揮作用。
六、進(jìn)樣器死體積:
對(duì)于填充柱,進(jìn)樣器死體積可以忽略。
對(duì)于毛細(xì)管柱,進(jìn)樣器死體積對(duì)峰展寬的影響不能忽略,應(yīng)盡量減小進(jìn)樣量,適當(dāng)提高氣化溫度,增大載氣流量和分流比(若靈敏度允許)。若仍不能滿足要求,只能考慮各種聚焦(濃縮)技術(shù),如程序升溫、溶劑聚焦即毛細(xì)管柱不分流進(jìn)樣的柱溶劑效應(yīng)和冷阱聚焦即用致冷劑實(shí)現(xiàn)低溫(比樣品沸點(diǎn)低150℃左右)濃縮。
七、液體微量注射器:
氣相色譜儀分析中,液體微量注射器進(jìn)樣對(duì)定性和定量重現(xiàn)性影響因素是多方面的,如進(jìn)樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、樣品中的雜質(zhì)濃度和組分的理化性質(zhì)、進(jìn)樣條件(氣化溫度、載氣流量、隔墊吹掃氣流量、襯管和隔墊老化等)、注射器規(guī)格、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量、正確使用和保養(yǎng)、進(jìn)樣技巧(注射器取樣方法、注射針的插入深度和拔出時(shí)間)等。
1、進(jìn)樣前考慮:
?。?)進(jìn)樣速度:
進(jìn)樣速度依賴于樣品類型、色譜柱類型、加熱方式、氣化室結(jié)構(gòu)、載氣流量、襯管類型和分析要求等。若組分的揮發(fā)性大或峰寬小,注射速度應(yīng)盡量快。如果注射時(shí)間超過(guò)峰寬,峰將加寬、拖尾和分離變差。若組分沸點(diǎn)高或保留時(shí)間長(zhǎng),進(jìn)樣速度顯得不太重要。
?。?)注射針插入深度:
進(jìn)樣器結(jié)構(gòu)不同,注射針插入深度不同。
冷柱上進(jìn)樣時(shí)針尖必須插到柱頭,一般氣化室針尖必須插到有效加熱區(qū)或襯管的內(nèi)填充物上方1~2mm處,才有利于樣品的瞬時(shí)氣化和以“塞子”進(jìn)入色譜柱。每次插入深度應(yīng)相同。
(3)隔墊松緊:
隔墊過(guò)緊有利于密封但進(jìn)樣困難,不易重復(fù),隔墊壽命短。實(shí)際操作時(shí),應(yīng)根據(jù)柱前壓大小適當(dāng)調(diào)節(jié)松緊,以保證撥針不漏氣為準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)表明,某些情況下注入樣品后在進(jìn)樣口停留幾秒,有利于隔墊較松時(shí)進(jìn)樣的重復(fù)性。
2、進(jìn)樣方法:
?。?)一般進(jìn)樣方法:
1)吸取樣品前,先用溶劑清洗3~5次,進(jìn)樣前再用樣品清洗3~5次。
2)對(duì)于10μL以上注射器,吸取樣品時(shí)要注意有無(wú)氣泡。
3)注入GC前,把蘸在針頭的多余樣品用濾紙擦去。
4)注射時(shí)不要邊扎邊推注射桿,當(dāng)針全部插入氣化室后,進(jìn)樣并敏捷拔出注射針。
?。?)空氣夾心取樣進(jìn)樣法:
死體積10μL以上的微量注射器吸入樣品后,通常在針頭殘留零點(diǎn)幾微升的樣品,在此狀態(tài)下注入高溫氣化室時(shí),針頭部分的樣品會(huì)先氣化進(jìn)入色譜柱,再是其余的樣品,這近乎打兩次針(兩次進(jìn)樣)。為了克服這個(gè)缺點(diǎn),可采用空氣夾心取樣進(jìn)樣,即在取樣前,注射器先吸取一定量的空氣,然后吸取一定量的液體樣品,再吸取一段空氣后進(jìn)樣。采用這種方法吸取的樣品夾在兩個(gè)空氣柱之間。
?。?)空氣溶劑夾心取樣進(jìn)樣法(溶劑閃蒸進(jìn)樣法):
具有高沸點(diǎn)組分的樣品進(jìn)樣注入后,注射針內(nèi)會(huì)有殘留現(xiàn)象,這樣進(jìn)入色譜柱的樣品組成與原樣品組成不同。一般來(lái)說(shuō),低沸點(diǎn)組分進(jìn)入色譜柱的量相對(duì)多,高沸點(diǎn)組分定量值變小。為防止進(jìn)樣歧視,可采用空氣溶劑夾心取樣進(jìn)樣,即在取樣前,注射器先吸取1μL溶劑和0.5μL空氣,然后吸取一定量的液體樣品,再吸取一段空氣后進(jìn)樣。采用這種方法吸取的樣品,可確保全部注入GC,注射針內(nèi)不會(huì)有殘留現(xiàn)象。
3、使用注意事項(xiàng):
?。?)注射樣品量在注射器量程的2/3左右為佳。
?。?)注射器量程的校正方法有汞稱重法和比較法等。
?。?)注射器量程校正比較困難,為了減小進(jìn)樣量誤差的影響,應(yīng)采用內(nèi)標(biāo)法定量,盡可能采用同一支注射器進(jìn)樣。
?。?)注射器有一定壽命(主要指抽取次數(shù))。10μL注射器以能否在浸潤(rùn)針壁排出氣泡為準(zhǔn)。
?。?)不宜快速推拉針頭,太快不但不宜排出氣泡,還會(huì)損壞。
(6)0.5~1μL微量注射器的針芯拔出針頭時(shí),不要再用力推回,需把針頭與刻度針管連接螺母扭開(kāi),用手輕輕把針芯穿過(guò)密封墊后再扭回螺母。
?。?)注射器被污染或用于注射其它樣品后,清洗后可以再使用。但應(yīng)注意:
1)不能通過(guò)清洗后用同一支注射器注射不濃度的樣品。
2)注射濃度過(guò)高的樣品后,不能注射低濃度(痕量)樣品。
3)像ECD分析所用注射器只能。
?。?)一天注射分析后或注射沸點(diǎn)過(guò)高樣品的注射器,必須經(jīng)清洗后方可存放,否則會(huì)粘住。
?。?)針尖處的殘留樣品是影響分析重復(fù)性的主要因素之一,進(jìn)樣前要用濾紙擦去。
?。?0)特別是痕量分析時(shí),應(yīng)避免用手觸摸針頭,以防引起鬼峰。
?。?1)清洗注射器時(shí),若不能從針頭吸入溶劑,可拔出柱塞從后部注入溶劑浸泡清洗。
?。?2)根據(jù)樣品特點(diǎn),備好清洗注射器的溶劑和裝廢液的容器。
八、微量注射器進(jìn)樣與進(jìn)樣閥進(jìn)樣的比較:
1、微量注射器進(jìn)樣:
?。?)氣體進(jìn)樣:
氣體定量分析一般采用外標(biāo)法,采用微量注射器進(jìn)樣時(shí)注射體積要準(zhǔn)確,否則定量準(zhǔn)確度很難保證。因此盡量不用。
(2)液體進(jìn)樣:
采用微量注射器把液體樣品注入加熱的氣化室中,一般不存在蒸發(fā)困難的問(wèn)題。但對(duì)于高沸點(diǎn)組分(>300℃)特別是是固體樣品,注射樣品后,針頭可能會(huì)殘留高沸點(diǎn)組分。采用溶劑清洗可消除此影響。
2、進(jìn)樣閥進(jìn)樣:
?。?)氣體進(jìn)樣:
死體積小的氣體進(jìn)樣閥進(jìn)樣的定量分析結(jié)果比微量注射器好的多。但對(duì)于沸點(diǎn)較高的組分不能較快地從閥中蒸發(fā),會(huì)使峰展寬而影響定量,采用恒溫加熱進(jìn)樣閥進(jìn)樣能很好的解決這個(gè)問(wèn)題。
?。?)液體進(jìn)樣:
液體進(jìn)樣閥進(jìn)樣效果不錯(cuò),但不如微量注射器進(jìn)樣方便,只有某些特殊樣品才考慮采用液體進(jìn)樣閥進(jìn)樣。
九、含水樣品的分析:
常量和微量水可以用氣相色譜分析(TCD),F(xiàn)ID是*能進(jìn)水樣的檢測(cè)器。由于水不是理想的溶劑,在遇到含水樣品的分析時(shí)要謹(jǐn)慎處理。水某些物理特性對(duì)分析有不利影響:
1、水的蒸發(fā)膨脹體積zui大,襯管容積小會(huì)引起進(jìn)樣時(shí)樣品倒灌。
2、許多固定相對(duì)水的潤(rùn)濕性和溶解性較差。當(dāng)水進(jìn)入色譜柱時(shí),在柱壁上不能形成光滑的溶劑膜而形成水滴,導(dǎo)致不能均勻地流過(guò)色譜柱,使柱性能變差。當(dāng)柱溫較低時(shí),部分水以液態(tài)流過(guò)色譜柱,使在水中溶解性較好的組分峰展寬,甚至峰分裂。
3、水能使許多固定相降解,影響柱性能,使分辨率變差,基線漂移,噪聲增大。
4、采用冷柱上進(jìn)樣時(shí),不揮發(fā)性化合物如水溶性鹽類被液態(tài)水帶入色譜柱,會(huì)污染色譜柱和系統(tǒng)。
5、大量水會(huì)使FID滅火,微量水會(huì)使ECD靈敏度降低和線性范圍變窄等。
6、當(dāng)必須分析含水樣品時(shí),可選擇色譜柱和分析條件,盡量減小水峰對(duì)其它峰的干擾,如選用鍵合相柱、柱溫大于100℃和在水樣中適當(dāng)加入有機(jī)溶劑等。
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第62屆中國(guó)高等教育博覽會(huì)
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