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        氣相色譜儀柱溫對分離效果的影響

        更新時間:2016-12-14      點擊次數(shù):9654

              色譜儀柱溫不僅影響色譜過程的熱力學因素,也影響傳質(zhì)過程的動力學因素。柱溫變化,不僅影響柱前端壓力、載氣流速等,更重要的是對物質(zhì)的分離、分析結(jié)果帶來影響。

         一、氣相色譜升溫方式

              程序升溫可分為線性程序升溫和非線性程序升溫。線性程序升溫,即隨時間線性變化的升溫方式,可分為一階線性程序升溫和N階線性程序升溫。對于每階程序升溫,都包含初溫、程升速率、終溫以及不同溫度下的保持時間四個基本參數(shù)。

              氣相色譜恒溫分析中,對化學性質(zhì)相似的同類型的化合物,保留時間和沸點呈對數(shù)關(guān)系,隨著保留時間增加,峰寬迅速增加,導(dǎo)致先流出峰相互疊加,后流出峰又因峰展寬,使檢測靈敏度下降。因此一般通過柱溫程序升溫來解決這個問題。

         

        二、程序升溫階程確定

              程序升溫時,在*分離條件下,保留時間與沸點近似成線性關(guān)系,即隨著柱溫的升高,峰底寬基本不變或增加很小。程序升溫中各組分均在*柱溫下出峰,但并不是N越多越好。

            氣相色譜分析中,對于組分沸點范圍窄、化學性質(zhì)類似的樣品,如同系物,可選用一階升溫;樣品組分沸點范圍寬、性質(zhì)差異大的,應(yīng)選擇N階程序升溫。N應(yīng)根據(jù)化合物的多少、需要達到的分離效果、儀器的條件等各方面來選擇。

         

        三、基本分離參數(shù)優(yōu)化

            每階程序升溫中,設(shè)置初溫、程升速率和終溫這三個基本參數(shù)優(yōu)化分離條件,要從分離效果和分析速度兩方面考慮。

            對于初溫,一般比樣品中沸點zui低的組分沸點要低,可參考低沸點組分恒溫分析時的溫度。初溫的選擇,主要是依據(jù)低沸點組分,但要高于固定液的凝固溫度。

            升溫速率的選擇,在了解樣品組分復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上,既要保證較小的保留時間,又要保證較大的分離度,一般在0-10℃/min之間。

             終溫的選擇,主要根據(jù)固定相、樣品組分的熱穩(wěn)定性和高沸點組分的沸點確定。同樣的樣品組分,流出時的柱溫,在毛細管柱上的溫度比填充柱低,毛細管柱上的溫度一般比樣品的沸點約低50℃。

         

        四、柱溫選擇注意事項

             氣相色譜中,柱溫是影響化合物保留時間的重要因素。使用中,應(yīng)注意柱溫的選擇,因為柱溫關(guān)系到:

         ① 色譜柱固定液的壽命。若柱溫高于固定液的zui高使用溫度,則會造成固定液隨載氣流失,不但影響柱的壽命,而且固定液隨載氣進入檢測器,將污染檢測器,影響分析結(jié)果。

         ② 分離效能和分析時間。若柱溫過高了,會使各組分的分配系數(shù)K值變小,分離度減小;但柱溫過低,傳質(zhì)速率顯著降低,柱效能下降,而且會延長分析時間。

         ③ 化合物保留時間。柱溫越高,出峰越快,保留時間變小。柱溫變化會造成保留時間的重現(xiàn)性不好,從而影響樣品組分的定性結(jié)果。一般柱溫變化1℃,組分的保留時間變化5%;如果柱溫度變化5%,則組分的保留時間變化20%;

         ④ 色譜峰峰形。柱溫升高,正常情況下會導(dǎo)致半峰寬變窄,峰高變高,峰面積不變。但是組分峰高變高,以峰高進行定量時時分析結(jié)果可能產(chǎn)生變化;反之柱溫降低,則相反。

         而在色譜定性方法中,柱溫變化對定性結(jié)果的影響如下:

         ① 當采用保留值定性時,其他色譜條件不變,柱溫變化時,保留時間就會發(fā)生變化,這樣就直接影響定性結(jié)果判斷。

         ② 當采用相對保留值α定性時,α只是柱溫和固定液的函數(shù),只與待測組分的熱力學性質(zhì)有關(guān),消除了外界因素的影響,因此跟柱溫變化關(guān)系不大,但是柱溫變化影響判斷結(jié)果。

         ③ 當采用保留指數(shù)定性時,恒溫分析,保留指數(shù)與保留時間有關(guān),而柱溫影響保留時間變化;程序升溫分析,除了保留時間,保留指數(shù)還與保留溫度有關(guān)。因此,這種定性方法易受柱溫變化影響。

         ④ 當采用純樣疊加法定性時,已知混合物中含某組分,將該組分的純樣加入,觀察加入前后的響應(yīng)信號變化。柱溫變化,保留時間變化,但是加入前后的樣品影響信號變化是一致的,因此柱溫變化不影響采用這種方法定性的結(jié)果。

              而在定量計算時,經(jīng)常要用到校正因子,如重量校正因子,和組分的質(zhì)量以及響應(yīng)信號有關(guān)。柱溫變化,峰高變化,峰面積不變,因此,在柱溫變化不影響峰形正常的前提下,以峰高為響應(yīng)信號的重量校正因子,受柱溫影響,而以峰面積為響應(yīng)信號的重量校正因子將不受影響。常見定量方法中,在柱溫波動不影響出峰效果的前提下,對定量結(jié)果的影響如下:

         ① 采用歸一化法時,定量時需要各組分的校正因子,當以峰面積為響應(yīng)信號時,定量結(jié)果不受影響,以峰高為響應(yīng)信號則受影響

         ② 采用內(nèi)標法時,需要計算定量校正因子,影響規(guī)律和①同。

         ③ 采用外標法時,即標準曲線法,當以峰面積為響應(yīng)信號時,不受影響,但是當以峰高為響應(yīng)信號時,影響很大。

         總之,柱溫變化可能會導(dǎo)致定性、定量分析結(jié)果的變化。

         既然柱溫變化對分析結(jié)果有重要影響,那么選擇合適的柱溫以及對柱溫進行控制就很重要了。

         

        五、柱溫選擇方法

             首先,應(yīng)保證柱溫不高于固定液的zui高使用溫度(即色譜柱的zui高耐受溫度),避免固定液流失而影響色譜柱柱效和使用壽命;

              其次,選擇合適的柱溫,柱溫的選擇應(yīng)使難分離的兩組分達到預(yù)期的分離效果,峰形正常而分析時間又不長為宜,一般柱溫應(yīng)比試樣中各組分的平均沸點低20-30℃,通過試驗決定。對于沸點范圍較寬的試樣,應(yīng)采用程序升溫,按預(yù)定的加熱速度隨時間呈線性或非線性地增加溫度。一般升溫速度是呈線性的。

              zui后,特別是要保證儀器柱溫控制的穩(wěn)定性、均勻性,以及實際溫度與預(yù)設(shè)溫度之間的一致性。一般氣相色譜儀柱溫控溫精度為±1℃,有些廠家的可達到±0.1℃。

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