我們要做一個氣相色譜實驗時,需要設置一些參數(shù),這些參數(shù)的意義是什么,尤其對于初次接觸氣相色譜的工作人員,如何快速掌握基本色譜參數(shù)設置呢?我們以標準《固定污染源排氣中丙烯腈的測定 氣相色譜法》 HJ/T 37-1999來為大家講解。
1、氣相色譜柱和檢測器的選擇
當我們拿到一個需要氣相色譜儀進行測試的項目時,我們首先要確定該物質(zhì)應該用哪種檢測器和色譜柱。標準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),它只對具有電負性的物質(zhì)有響應,常見的測試項目有鹵代烴、硝基苯類化合物。
接下來是色譜柱的選擇。標準雖然有提供色譜柱固定相信息,但是,隨著儀器發(fā)展的進步,很多事物也在逐步更新,所以,采用何種色譜柱進行分析實驗需要我們的分析。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目,80%的項目是可以用WAX柱解決,在實際工作中,除了特殊物質(zhì)外,盡可能選擇一根“萬能柱”。翻開儀器檢測方法信息,會發(fā)現(xiàn)不同的測試項目用不同的色譜柱,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,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利用的,而實際,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,標液也在無形中浪費。柱子固定相(固定液)確定好后,應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。
2、溫度的選擇
我們需要設定的溫度部分包括:進樣口、色譜柱、檢測器。
(1)進樣口溫度:進樣口溫度的選擇是由樣品的沸點決定的,要和待測物質(zhì)的沸點接近或略高一點,以保證樣品可以汽化。丙烯腈的沸點是77.3℃,理論上來講,進樣口溫度設置在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。我們先設置某溫度為進樣口溫度,進樣,接下來,我們把進樣口溫度再升高一些,再進樣,如果此時,色譜的峰形較之前更好,則說明之前進樣口溫度偏低,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,則說明先前設定的溫度過高,導致樣品分解。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雜程度和進樣口溫度。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,柱溫比其沸點低20℃左右。實際工作中,我們也會遇到一些比較復雜的情況,需要用到程序升溫。程序升溫原則,首選確定需要幾階程序升溫。對于組分沸點范圍窄,化學性質(zhì)類似的物質(zhì),比如苯系物,可選用一階程序升溫。組分沸點范圍寬,化學性質(zhì)差異大,一般采用N階程序升溫。初溫參考低組分沸點,比沸點蕞低組分要低一些,但一定要高于固定液凝固點。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℃。
(3)檢測器溫度:首先FID檢測器不可低于100℃,但是其溫度過高,會影響信號響應和噪聲。樣品需要二硫化碳解吸的,檢測器設置到220℃-250℃之間為好。因為二硫化碳沸點低,極易殘留,容易污染檢測器,所以溫度需要稍微高一些。
3、柱流量設置
柱流量的大小是和柱內(nèi)徑有關的。
毛細柱柱內(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
4、其他參數(shù)設置
(1)分流比
在色譜條件設置中,有一個參數(shù)的設置往往被忽略,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行分流進樣。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樣。分流比的設置分為兩種,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行分流比的設置;還有一種是通過手工來確定分流比的。
(2)尾吹
尾吹指的是在色譜柱出口處的另一路輔助氣路,引導和促進載氣、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。