分流與不分流問題

分流？不分流進樣口的參數(shù)設定 氣相色譜儀進樣器參數(shù)的設置，與測定的樣品對象和樣器的類型都關。參數(shù)設置適宜，色譜峰分離效果好；設置不當，可能導致本來能夠分開的組分實際上沒有分開。因此，實驗中常常優(yōu)化進樣參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗，部分進樣參數(shù)的設置，如進樣量、洗針次數(shù)等是相同的，故我們以最為常用的手動進樣器為例，探討一下進樣器參數(shù)設置對分離有何影響。進樣器的參數(shù)設置不當，可能會出現(xiàn)如下情況：進樣量 進樣量的大小直接影響定量結果。若進樣量過大，色譜峰峰形不對稱，峰變寬，分離度變小，或保留值發(fā)生變化，峰高、峰面積與進樣量不成線性關系，無法定量；若進樣量太小，會因檢測器靈敏度不夠，不能檢出。對于填充柱，進樣量影響不是太大，但進樣量不當也會造成出現(xiàn)混合峰；用FID時，進樣量太大會使火焰熄滅。進樣速度 進樣速度要快，若進樣緩慢，樣品汽化后被載氣稀釋，導致峰形變寬、峰不對稱，既不利于分離也不利于定量；進樣針的清洗 進樣針如沒清洗干凈，上一次進樣的殘留樣品會干擾下一次的分析，即進樣針的“記憶效應”，會影響分析結果。解決方案進樣器參數(shù)包括進樣量、進樣時間、進樣針的清洗次數(shù)以及具體進樣技術等，下面分別介紹。進樣量與進樣時間色譜柱最大允許進樣量可以通過實驗確定。其它實驗條件不變，僅逐漸加大進樣量，直至所出的峰的半峰寬變寬或保留值改變時，此進樣量就是最大允許進樣量。如內(nèi)徑3-4mm，柱長2m，固定液用量為15-20%的填充柱，液體進樣量為0.1-10L；采用氫火焰離子化檢測器（FID）時，進樣量一般小于1L。進樣時，要求速度快，這樣可以使樣品氣化后隨載氣以濃縮狀態(tài)進入柱內(nèi)，峰的原始寬度窄，有利于分離。進樣器的“記憶效應”為了減小或消除樣品記憶效應的干擾，更換樣品時要清洗，用同一樣品多次進樣時也要用樣品潤洗進樣器。進樣器暫時不用時，更要徹底清洗，否則殘留其中的樣品可能將針芯粘牢，造成進樣器報廢。使用自動進樣器的用戶，也應注意保證進樣器的清潔。進樣技術的影響定量分析的精密度與準確度，除儀器本身的原因外，主要依賴于進樣的重復性和操作技術。針對不同規(guī)格毛細管柱及特殊的進樣方式（柱上進樣、分流/不分流進樣等），對插針的快慢、位置、深度和操作人員的熟練程度以及刻度讀數(shù)的準確度都有一定的要求。以毛細管柱為例，大口徑柱毛細管柱，一般不分流，熟練的操作人員較容易得到合適的樣品進樣量；對于中口徑、細口徑分流進樣的毛細管柱，分流進樣，當分析樣品的組份濃度范圍和沸點范圍均較寬時，易產(chǎn)生分流失真，濃度低和沸點高的組份樣品回收率低，精密度也差。這種情況，可選擇程序升溫分流/不分流進樣系統(tǒng)，這樣可得到較好的實驗結果。如何確定分流進樣or不分流？分流/不分流進樣口是毛細管柱氣相色譜法最常用的進樣口，它既可用作分流進樣，也可用作不分流進樣。從結構上看，分流/不分流進樣口與填充柱進樣口有明顯的不同:一是前者有分流氣出口及其控制裝置，二是除了進樣口前有一個控制閥外，在分流氣路上還有一個柱前壓調節(jié)閥，三是它們的使用的襯管結構不同。不分流襯管為直通型，而分流襯管內(nèi)部多彎曲或內(nèi)部另有裝置。分流進樣主要有下列優(yōu)點: 分流進樣適合于大部分可揮發(fā)樣品（如氣體和液體樣品）； 當需要大的進樣量時，可避免色譜柱超載，如化學試劑中的低沸點雜質的測定； 當不了解樣品組成或已知樣品相對較“臟”，選分流進樣，因分流時大部分樣品從分流口排出，不進入色譜柱，一定程度上可防止色譜柱被污染。一般，分流進樣能滿足分析要求（如靈敏度等）時，可首先分流進樣。影響分流進樣的因素很多，主要有： 樣品的性質，如沸點、極性、粘度、分子大小、汽化時蒸氣膨脹因子等； 儀器因素，a.汽化室、分流口等是否正確安裝，要求進樣針全部插入后，針尖能到達汽化溫度最高處，石英玻璃毛也應裝在此處；色譜柱進口端應位于分流點之上，同時，襯管和色譜柱是同軸的；b.載氣流路設計，襯管的結構等； 操作條件，a.溫度，如汽化室溫度和色譜柱的初溫；b.載氣流速；c.進樣量和進樣速度；d.分流比，合適的分流比可減小分流歧視。分流歧視是個啥？分流歧視，是指在一定分流比條件下，不同樣品組分的實際分流比與原來設定（或測定）的分流比是不同的，這就會造成進入色譜柱的樣品組成與原來的樣品組成有差異，從而影響定量分析的準確度。在分流進樣中，常常存在分流歧視。影響分流歧視的主要原因有：a.樣品組分的 不均勻汽化，以及汽化后的汽化狀態(tài)差異。即由于樣品中各組分的極性、沸點不同，因而汽化速度不同。由于汽化室里的樣品隨載氣流動，且樣品從汽化室進入色譜柱的時間很短（以秒計），汽化速度不同，除了導致不同樣品組分進入色譜柱時間不同外，不同組分進入色譜柱的汽化狀態(tài)可能不完全一樣?？疾煜鄬ζ斓慕M分與汽化慢的組分在分流口位置的組分濃度，汽化快的樣品組分濃度相對偏??；且一般分流流量遠大于進入柱內(nèi)流量，汽化慢、汽化不太完全的組分，可能多從分流口流掉。b.不同樣品組分在載氣中的擴散速度不同。汽化溫度的設置，襯管的選擇，樣品組分的分子大小不同、極性差異、粘度不同，以及樣品汽化時的蒸汽膨脹因子差異，都影響擴散速度。在合適的汽化溫度和襯管結構時前提下，分子體積小、粘度小、蒸汽膨脹因子大的組分，擴散速度較快。 擴散慢的組分比擴散快的組分，在分流口位置的濃度大，可能多從分流口分掉。c.分流比的大小，也影響分流歧視。不分流，就沒有分流歧視；對于同樣的樣品，分流越大，越有可能造成分流歧視。如何消減“歧視”？有分流，就有分流歧視。應控制影響分流歧視的這些因素，以減少分流歧視對分離測定的影響。 為減少樣品組分的不均勻汽化和汽化后的汽化狀態(tài)差異，對分離測定的影響，可選擇較高的汽化溫度。 為減少不同樣品組分在載氣中的擴散速度不同對分離測定的影響，除了汽化溫度的設置外，要選擇結構適合分流的襯管。 為減少分流比大小對分離測定的影響，在樣品濃度和柱容量允許的前提下，盡力選擇小點的分流比。針對具體的樣品對象，在汽化溫度合適、襯管結構合理的前提下，可以按如下原則確定：如某樣品，當重點考察的樣品組分，一般大分子、高粘度、蒸汽膨脹因子小，因而擴散速度較慢，易多分流掉。如果該樣品組分含量低，分流歧視對分離的出峰情況和定量結果影響很大，宜選擇較小的分流比。具體實驗時，應結合實驗目的，綜合考慮這些影響因素。具體工作時，一般先分析樣品的性質，初設條件，再通過實驗優(yōu)化，選擇能減少分流歧視的條件。如不了解樣品的性質，可先選稍大點的分流比測定，再實驗優(yōu)化。案例分析以苯作內(nèi)標物，用氣相色譜法測定混合物中正己烷和甲苯的含量。色譜條件：毛細管柱SE-30（30m 0.25mm0.32m）；柱溫，40保持5分鐘，15每分鐘升到170，保持1分鐘；氫火焰離子化檢測器（FID）溫度260；分流進樣量為0.4L。色譜圖見圖1。為考察分流比和汽化室溫度對實驗結果的影響，調節(jié)分流比，分別為25.27:1 、28.87:1、44.78:1、61.8:1、76.92:1、92.88：1、113：1、127.1：1、146.3：1，實驗結果見圖2和圖3。在分流比為61.8：1時，考察汽化溫度對測定結果的影響，見圖4。甲苯對苯的相對定量校正因子：190時，1.0955；220，1.1392；250，1.0949由圖2、圖3、圖4、圖5可以得出如下結論：分流比過低（1/30）或過高（1/120）時，分流歧視加劇，低沸點組分正己烷的正誤差、較高沸點組分甲苯的負誤差急劇增加。當分流比為1/30-1/80時正負誤差都達最小值，此時的分流歧視最小，即有一個最佳分流比在77附近。進樣溫度的變化對分析結果也有影響。分流比在1/30-1/80范圍內(nèi)，如61.80：1時，隨著進樣口溫度的升高（190-250），低沸點組分正己烷正誤差減小，較高沸點組分甲苯的負誤差減小后增加。所以，本實驗選擇的汽化溫度為220。 影響分流歧視的因素，除了分流比大小、汽化溫度等，還與樣品的性質有關。正己烷沸點68.74，甲苯沸點110.6；同樣色譜條件下甲苯完全汽化后的蒸汽體積約是正己烷的兩倍，參考表2.2；與甲苯相比較，正己烷分子體積小，粘度小。同樣的色譜條件下，正己烷和甲苯的分流歧視不一樣。 比較分流進樣和不分流進樣對定量結果的影響，分流進樣有分流歧視帶來的影響。問題8的表1.6，汽化溫度從120升到170，鄰二甲苯對苯的相對定量校正隨著汽化溫度的升高，先增大后減小；圖2.10，汽化溫度從190升到250，甲苯對苯的相對定量校正因子同樣是先增大后減小。但是前者的變化幅度，遠小于后者。因此，要減小分流歧視對測定結果的影響，選擇合適的汽化溫度，還需要選擇合適的分流比。首先選擇一個分流比中間區(qū)域范圍，如1/30-1/80進行實驗，再根據(jù)所測定樣品組分的性質，縮小范圍，通過實驗來選擇的分流比的大小和汽化溫度。同一樣品中，不同樣品組分的最佳分流比不一定相同；同時測定不同性質的組分，最后取一個都能相對較好的分流比和汽化溫度等來進行測定。氣化室又是個啥？怎么設置？氣化室即進樣口內(nèi)的腔室，其作用是將液體樣品瞬間氣化，然后再送入色譜柱。氣相色譜分析時，對氣化室的要求很高。首先，載氣在進入氣化室與樣品接觸之前應當充分預熱，溫度應接近氣化室溫度。因此，一般將載氣管路沿著加熱的氣化器金屬塊繞成螺管，或在金屬塊內(nèi)鉆有足夠長的載氣通路，使載氣能得到充分的預熱。為了減小樣品擴散的，減少死體積，應保證進樣器能直接將樣品注入加熱區(qū)，因此氣化室的內(nèi)徑和總體積應盡可能小，另外載氣進入氣化室后，應將氣化了的樣品迅速載入色譜柱，避免樣品反轉入氣化室引起色譜峰的擴張，因此要選擇合適的載氣壓力和流量。氣化室是保證液體樣品瞬間氣化的加熱器腔體，腔體由不銹鋼加工而成。氣化室作為一個加熱器，必定會涉及到氣化溫度。作為一個“室“，必定有體積，也有死體積。當然，還有進樣口與襯管、墊片等輔助設備。也有相應的指標參數(shù)。氣化室的一般指標參數(shù)如下：氣化室溫度的選擇；氣化室的體積；氣化室的惰性；色譜柱的初始溫度；隔墊吹掃功能。解決方案氣化室溫度的選擇氣化室溫度的大小，影響:a.柱效；b.定量結果；c.可能導致樣品組分的分解。氣化室的升溫設定方式有兩種：恒溫和程序升溫。恒溫氣化，是一種經(jīng)典的氣相色譜氣化方式。氣化室保持一個穩(wěn)定的溫度，讓進入的樣品瞬間氣化，氣化后的樣品很快被載氣“掃”入色譜柱。程序升溫氣化方式，即初始溫度很低，僅氣化溶劑，樣品開始不氣化，然后分段快速升溫，瞬間氣化樣品，再被載氣很快“掃”入色譜柱。該方法的優(yōu)點是可以防止樣品的熱分解和注射歧視對定量分析的誤差。氣化室的體積樣品注入氣化室后，必須與載氣充分混合，否則易導致樣品分析結果失真。因此，氣化室的體積應足夠小，以保證樣品各組分進入色譜柱后的峰寬盡可能窄，從而減少柱外效應。但體積太小時，又會因樣品氣化后膨脹而引起壓力的劇烈波動， 嚴重時會造成樣品的“倒灌”，反而增大了柱外效應。常見氣化室的體積為0.2mL1mL。氣化室的惰性氣化室內(nèi)壁應具有足夠的惰性，不吸附樣品，不催化樣品的分解，不與樣品發(fā)生化學反應。為避免樣品與氣化室金屬內(nèi)壁接觸產(chǎn)生吸附或催化分解反應，在氣化室的不銹鋼套管中要插入襯管。襯管的內(nèi)容，可參考問題16-問題18。色譜柱的初始溫度分流進樣要消除分流歧視，色譜柱的初始溫度應盡可能高一些。以減少氣化溫度和柱溫之間的差別，樣品在氣化室經(jīng)歷的溫度梯度小一些，可避免氣化后的樣品部分冷凝。但柱溫過高時，分配系數(shù)變小，不利于分離，一般通過實驗選擇最佳柱溫。 隔墊吹掃功能隔墊吹掃，主要是用于消除進樣墊分解或墊子的殘損物對分析影響等，如鬼峰。