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技術(shù)文章

寫給氣相色譜初學(xué)者的建議

閱讀:95發(fā)布時間:2023-1-20

01氣相色譜柱和檢測器的選擇


當(dāng)我們拿到一個需要?dú)庀嗌V儀進(jìn)行測試的項(xiàng)目時,我們首先要確定該物質(zhì)應(yīng)該用哪種檢測器和色譜柱。標(biāo)準(zhǔn)會寫明所用到的檢測器,作為了解,還是給大家講下檢測器的選擇。氣相色譜儀主要的檢測器有氮磷檢測器(NPD)、火焰光度檢測器(FPD)、電子捕獲檢測器(ECD)、氫火焰離子化檢測器(FID)等,前三種檢測器屬于專用型檢測器,如電子捕獲檢測器(ECD),它只對具有電負(fù)性的物質(zhì)有響應(yīng),常見的測試項(xiàng)目有鹵代烴、硝基苯類化合物。

接下來是色譜柱的選擇。標(biāo)準(zhǔn)雖然有提供色譜柱固定相信息,但是,隨著儀器發(fā)展的進(jìn)步,很多事物也在逐步更新,所以,采用何種色譜柱進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)需要我們的分析。色譜柱的選擇是依據(jù)色譜柱填料與待測物質(zhì)極性相近原則(相似相容原則)。丙烯腈,是一種極性物質(zhì),WAX柱即可滿足測試要求。在環(huán)境檢測涉及到氣相色譜儀的項(xiàng)目,80%的項(xiàng)目是可以用WAX柱解決,在實(shí)際工作中,除了特殊物質(zhì)外,盡可能選擇一根“柱"。我曾經(jīng)工作的某單位,翻開儀器檢測方法信息,會發(fā)現(xiàn)不同的測試項(xiàng)目用不同的色譜柱,不僅沒必要,而且?guī)砹撕芏嗦闊?/span>

(1)增加工作時間,更換色譜柱,需要儀器降溫,進(jìn)口儀器還好,國產(chǎn)儀器降溫相當(dāng)慢,對于樣品量大的單位,時間就是金錢;

(2)增加成本。色譜柱更換時,密封墊也是要更換的,密封墊一般是不可重復(fù)利用的,以安捷倫的vespel材質(zhì)密封墊為例,一個的價錢大概需要60元左右,更換一次色譜柱需要花費(fèi)120元。而實(shí)際,在不拆卸色譜柱的情況下,密封墊大概3個月左右才需要更換一次。拆卸下來的色譜柱再次使用時,需要割柱子,頻繁的這種操作,色譜柱柱長有變化,而柱長的改變會影響保留時間的改變,從而影響對物質(zhì)的定性,這時需要再次做曲線,一般來講,如果質(zhì)控樣測試沒問題,曲線是不需要再重新做的。所以,標(biāo)液也在無形中浪費(fèi)。柱子固定相(固定液)確定好后,應(yīng)該再確定柱子其他參數(shù)選擇。能保住分離效果情況下,我們再需要考慮的問題就是使分析時間盡可能縮短,而柱子的長度、內(nèi)徑、膜厚決定這些。

02溫度的選擇

我們需要設(shè)定的溫度部分包括:進(jìn)樣口、色譜柱、檢測器。

(1)進(jìn)樣口溫度:進(jìn)樣口溫度的選擇是由樣品的沸點(diǎn)決定的,要和待測物質(zhì)的沸點(diǎn)接近或略高一點(diǎn),以保證樣品可以汽化。丙烯腈的沸點(diǎn)是77.3℃,理論上來講,進(jìn)樣口溫度設(shè)置在80左右或略高些。但是,具體什么溫度才是合適的,我們可以這樣判斷。我們先設(shè)置某溫度為進(jìn)樣口溫度,進(jìn)樣,接下來,我們把進(jìn)樣口溫度再升高一些,再進(jìn)樣,如果此時,色譜的峰形較之前更好,則說明之前進(jìn)樣口溫度偏低,反之,如果峰面積、保留時間等與之前有較大變化,特別是有雜峰出現(xiàn)時,則說明先前設(shè)定的溫度過高,導(dǎo)致樣品分解。

一般來講,色譜峰是近似對稱型正態(tài)曲線分布,峰形偏窄。

(2)色譜柱溫度:其決定因素主要在于樣品的復(fù)雜程度和進(jìn)樣口溫度。要求所有物質(zhì)都流出色譜柱,同時,要保證出峰時間稍微短一些,這樣大大節(jié)省了工作時間。
色譜柱溫度有恒溫和程序升溫兩種方式。組分簡單的物質(zhì),基本采用恒溫。丙烯腈的測試,就可以采用恒溫,柱溫比其沸點(diǎn)低20℃左右。實(shí)際工作中,我們也會遇到一些比較復(fù)雜的情況,需要用到程序升溫。程序升溫原則,確定需要幾階程序升溫。對于組分沸點(diǎn)范圍窄,化學(xué)性質(zhì)類似的物質(zhì),比如苯系物,可選用一階程序升溫。組分沸點(diǎn)范圍寬,化學(xué)性質(zhì)差異大,一般采用N階程序升溫。初溫參考低組分沸點(diǎn),比沸點(diǎn)Z低組分要低一些,但一定要高于固定液凝固點(diǎn)。升溫速率,一般在0-10℃/min,終溫的選擇,主要根據(jù)固定相、樣品組分的熱穩(wěn)定性和高沸點(diǎn)組分的沸點(diǎn)確定。同樣的樣品組分,流出時的柱溫,在毛細(xì)管柱上的溫度比填充柱低,毛細(xì)管柱上的溫度一般比樣品的沸點(diǎn)約低50℃。



(3)檢測器溫度:首先FID檢測器不可低于100℃,但是其溫度過高,會影響信號響應(yīng)和噪聲。樣品需要二硫化碳解吸的,檢測器設(shè)置到220℃-250℃之間為好。因?yàn)槎蚧挤悬c(diǎn)低,極易殘留,容易污染檢測器,所以溫度需要稍微高一些。順帶說一句,用到二硫化碳買科密歐無苯型的,2017年科密歐無苯二硫化碳停產(chǎn)過一段時間,我們當(dāng)時選擇了其他廠家的,用了一段時間后,基線噪聲特別大,后經(jīng)過檢查,發(fā)現(xiàn)收集極被污染,經(jīng)過對收集極的清洗,儀器基線噪聲正常。

03柱流量設(shè)置

柱流量的大小是和柱內(nèi)徑有關(guān)的。

毛細(xì)柱柱內(nèi)徑與柱流量:

柱內(nèi)徑

流量

0.25um

1-2ml/min

0.32um

2-4ml/min

0.53um

10-15ml/min

04其他參數(shù)設(shè)置

(1)分流比

在色譜條件設(shè)置中,有一個參數(shù)的設(shè)置往往被忽略,這就是分流比。分流比指的是分流流量和色譜柱流量之比。我們?yōu)楹我M(jìn)行分流進(jìn)樣。有如下幾個原因:

1)防止色譜柱過載。色譜柱的內(nèi)徑、膜厚決定了其承受的樣品量。色譜圖中,前沿峰就是色譜柱樣品量過載的一個提示;

2)減小色譜峰展寬;

3)避免分流歧視,提高重現(xiàn)性。樣品組分在ug/ml以上級別,基本都要用到分流進(jìn)樣。分流比的設(shè)置分為兩種,現(xiàn)在多數(shù)儀器分流比是以EPC控制的,就是直接在工作站進(jìn)行分流比的設(shè)置;還有一種是通過手工來確定分流比的,這種儀器一般是國產(chǎn),這個相對進(jìn)口儀器,便捷性低。

(2)尾吹

尾吹指的是在色譜柱出口處的另一路輔助氣路,引導(dǎo)和促進(jìn)載氣、樣品分子從色譜柱中流出,能改善峰形、甚至分離效果。那么尾吹的流量設(shè)置多少適宜呢?通常情況,柱內(nèi)載氣和尾吹流量之和為30ml/min。尾吹流量的測試同分流比,根據(jù)儀器不同,有手工測試和電子控制兩種。

以上為大家講的內(nèi)容可以讓初學(xué)者快速掌握氣相色譜方法的創(chuàng)建,有不足之處,望大家指點(diǎn)、交流。

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