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气相色谱分析方法开发—几点注意事项
点击次数:905 发布时间:2020-03-16
 摘要
  气相色谱在日常应用中大家普遍将注意力集中在色谱柱、检测器等关键部件上,而同等重要的进样口维护及相关参数设置等却常常被大家忽略,本文从气相色谱的相关概念出发,介绍其原理,以期为气相相关问题的解决提供思路,不足和缺陷之处,望同行批评指正。
  一
  气相色谱的几个概念
  隔垫:样品导入色谱柱的关键元件之一,隔垫将样品流路与外部隔开,起阻挡作用。
  隔垫吹扫:隔垫吹扫就是有一股气流在进样口隔垫下,横向吹,其作用1、消除进样时可能带入的杂质。2、消除进样口密封垫在高温时释放出的杂质。流量设置一般为1-3ml/min。
  衬管:玻璃衬管是气化室的一部分,进样的物质要在这里加热气化。衬管的作用就是加速物质气化,防止未气化的杂质沾到加热器上,防止杂质进入色谱柱。衬管的选择应考虑以下几个方面;
  1、分流进样,需满足分流后进入色谱柱的这部分样品能够完全代表所有的样品,这就要确保样品在衬管内能够完全的汽化并且充分的混合均匀。选择分流进样衬管时,需考虑:
  1)与分流板结合处(即衬管的下端)应该是开口。
  2)样品要能够在衬管内完全的汽化并混合均匀,建议使用惰性石英棉,增大样品面积,使样品迅速汽化。
  3)腔体要有相应的设计及填充物,确保汽化之后的样品混合均匀。
  4)对于反应性极性化合物、热不稳定化合物等不建议大面积使用石英棉。
  2、不分流进样,即将所有的汽化的待测的组分都进入到色谱柱内,衬管建议选择一端收口的鹅颈型衬管。
  3、柱上进样,待分析的化合物的组分沸点范围分布相当广泛,或者组分的沸点较高,要将所有的样品组分都打到柱子里,然后在柱子内程序升温,实现化合物分离,此时衬管应有一个极细的收口,使样品能完全的进入到色谱柱内。
  4、其它,专用衬管如PTV专用衬管、填充柱专用衬管等。
  分流歧视:指在一定分流比条件下,不同样品组分的实际分流比与原来设定(或测定)的分流比是不同的,这就会造成进入色谱柱的样品组成与原来的样品组成有差异,从而影响定量分析的准确度。在分流进样中,常常存在分流歧视。影响分流歧视的主要原因:
  1、样品组分的不均匀气化(如低沸点化合物的气化过程比高沸点化合物快的多),以及气化后的状态差异。
  2、不同样品组分在载气中的扩散速度差异。
  3、分流进样。
  消减“分流歧视”的方法;
  1、选择适合分流的衬管
  2、色谱柱选择较高的气化温度
  3、选择较小的分流比。通常样品组分含量低时,分流歧视对分离的出峰情况和定量结果影响较大(如重现性差)。
  尾吹气:又叫补充气或辅助气,通常毛细管柱采用尾吹气,因为毛细管柱内载气流量低,无法满足检测器操作条件,在色谱柱后增加一路载气直接进入检测器,就可以保证检测器在高灵敏度状态工作。尾吹气的另外一个作用是消除检测器死体积的柱外效应,因为经分离的化合物流出色谱柱后,可能由于管道体积增大而出现体积膨胀,导致流速减缓,谱带展宽。通常尾吹气的流量应根据检测器和色谱柱的尺寸而定。
  二
  顶空进样参数优化及相关要求
  1、平衡温度
  应根据供试品中残留溶剂的沸点选择顶空平衡温度,一般应低于溶解供试品所用溶剂的沸点10℃以下,能满足检测灵敏度即可。对于沸点较高(如200℃以上),可以尝试采用直接进样的方式。样品的平衡温度与蒸气压直接相关,它影响分配系数。
  一般来说,温度越高,蒸气压越高,顶空气体的浓度越高,分析灵敏度就越高。但是实际工作中往往是在满足灵敏度的条件下选择较低的平衡温度。因为过高的温度可能导致某些组分的分解和氧化(样品瓶中有空气),还可以使顶空气体的压力过高(特别是使用有机溶剂时)。日常检测中必须保证温度的重现性,除了平衡温度外,取样管、定量管,以及与GC的连接管都要严格控制温度。这些温度往往要高于平衡温度,以避免样品的吸附和冷凝。
  2、平衡时间
  顶空平衡试验一般为30~45分钟,以保证供试品溶液的气-液两相有足够的时间达到平衡,通常不超过60分钟,时间过长,可能引起顶空瓶的气密性变差,导致定量准确性的降低。平衡时间本质上取决于被测组分分子从样品基质到气相的扩散速度。扩散速度越快,即分子扩散系数越大,所需平衡时间越短。另外,扩散系数又与分子尺寸、介质黏度及温度有关。温度越高,黏度越低,扩散系数越大。所以,提高温度可以缩短平衡时间。由于样品的性质千差万别,所以平衡时间很难预测。一般要通过实验来测定。顶空进样,平衡时间往往要比分析时间长,换言之,顶空GC的分析周期往往是由平衡时间决定的。故缩短平衡时间是提高顶空GC分析速度的关键。
  3、装样体积
  市售样品瓶的体积有5-22ml多种,具体选用哪种,一要根据仪器要求而定,二要看样品情况而定。样品量是指顶空样品瓶中的样品体积,有时也指进入GC的样品量。其实后者应称为进样量。
  在顶空GC分析中,进样量是通过进样时间(压力平衡系统)或定量管(压力控制定量管系统)来控制的,它还受温度和压力等因素的影响。事实上,顶空GC分析中绝对进样量没有多大意义,重要的是进样量的重现性。顶空GC往往只从一个样品瓶中取样一次,要做平行实验时,则需要制备几份样品分别置于不同样品瓶中。这时每份样品的体积是否重现也影响分析结果。待测组分的分配系数越小(在凝聚相中的溶解度越大),样品体积波动所造成的结果误差就越大;反之,分配系数越大,这种影响就越小。
  然而,在实际工作中,样品体系的分配系数往往是未知的,因此建议任何时候都要尽量使各份样品的体积一致。具体分析时,样品体积还与样品瓶的容积有关。样品体积的上限是充满样品瓶容积的80%,以便有足够的顶空体积便于取样。常采用样品瓶容积的50%为样品体积。
  4、对照品要求
  对照品溶液与供试品溶液需使用相同的顶空条件,因为样品瓶中有气-液或气-固两相,甚至气-液-固三相共存。顶空气体中各组分的含量既与其本身的挥发性有关,又与样品基质有关。特别是那些在样品基质中溶解度大(分配系数大)的组分,“基质效应”更为明显。这是顶空进样的一大特点,即顶空气体的组成与原样品中的组成不同,这对定量分析的影响尤为严重。因此,对照品不能仅用待测物的标准品配制,还必须有与原样品相同或相似的基质,否则,定量误差将会很大。
  实际应用中一些消除或减少基质效应的方法:
  a、利用盐析作用即在水溶液中加入无机盐(如过饱和硫酸钠溶液)来改变挥发性组分的分配系数;
  b、在有机溶液中加入水相,这可以减小有机物在有机溶剂中的溶解度,增大其在顶空气体中的含量;
  c、调节溶液的pH对于碱和酸,通过控制pH可使其解离度改变,或使其中待测物的挥发性变得更大,从而有利于分析;
  d、降低样品浓度也是减小基质效应的常用方法,但其代价是减低了灵敏度;
  e、固体样品中挥发物的扩散速度很慢,往往需要很长时间才能达到平衡。尽量采样全溶的样品溶液,有利于缩短平衡时间;
  f、其他消除基质效应的技术,如全挥发技术等,本章节不再讨论。
  5、供试品要求
  除另有规定外,精密称取供试品0.1~1g/mL,以水为溶剂;对于非水溶性药物,可采用DMF、DMSO或其它适宜的溶剂。
  6、样品瓶要求
  顶空GC样品瓶的要求是体积准确、能承受一定的压力、密封性能良好、对样品无吸附作用。
  7、密封盖要求
  密封盖由塑料或金属盖加密封垫组成。有可多次使用的螺旋盖和一次使用的压盖两种。现在自动化仪器多采用一次性使用的铝质压盖,使用压盖器压紧后可以保证密封性能。
联系人:王先生
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