更新更新時(shí)間:2019-06-26
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色譜儀柱溫不僅影響色譜過程的熱力學(xué)因素,也影響傳質(zhì)過程的動(dòng)力學(xué)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(duì)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(shí)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(duì)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(shí)間四個(gè)基本參數(shù)。
氣相色譜恒溫分析中,對(duì)化學(xué)性質(zhì)相似的同類型的化合物,保留時(shí)間和沸點(diǎn)呈對(duì)數(shù)關(guān)系,隨著保留時(shí)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(cè)靈敏度下降。因此一般通過柱溫程序升溫來解決這個(gè)問題。
二、程序升溫階程確定
程序升溫時(shí),在分離條件下,保留時(shí)間與沸點(diǎn)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(duì)于組分沸點(diǎn)范圍窄、化學(xué)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(diǎn)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(dá)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(gè)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(duì)于初溫,一般比樣品中沸點(diǎn)低的組分沸點(diǎn)要低,可參考低沸點(diǎn)組分恒溫分析時(shí)的溫度。初溫的選擇,主要是依據(jù)低沸點(diǎn)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(shí)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(diǎn)組分的沸點(diǎn)確定。同樣的樣品組分,流出時(shí)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℃。
四、柱溫選擇注意事項(xiàng)
氣相色譜中,柱溫是影響化合物保留時(shí)間的重要因素。使用中,應(yīng)注意柱溫的選擇,因?yàn)橹鶞仃P(guān)系到:
?、?色譜柱固定液的壽命。若柱溫高于固定液的高使用溫度,則會(huì)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(jìn)入檢測(cè)器,將污染檢測(cè)器,影響分析結(jié)果。
② 分離效能和分析時(shí)間。若柱溫過高了,會(huì)使各組分的分配系數(shù)K值變小,分離度減??;但柱溫過低,傳質(zhì)速率顯著降低,柱效能下降,而且會(huì)延長(zhǎng)分析時(shí)間。
③ 化合物保留時(shí)間。柱溫越高,出峰越快,保留時(shí)間變小。柱溫變化會(huì)造成保留時(shí)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(shí)間變化5%;如果柱溫度變化5%,則組分的保留時(shí)間變化20%;
?、?色譜峰峰形。柱溫升高,正常情況下會(huì)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(jìn)行定量時(shí)時(shí)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(duì)定性結(jié)果的影響如下:
① 當(dāng)采用保留值定性時(shí),其他色譜條件不變,柱溫變化時(shí),保留時(shí)間就會(huì)發(fā)生變化,這樣就直接影響定性結(jié)果判斷。
?、?當(dāng)采用相對(duì)保留值α定性時(shí),α只是柱溫和固定液的函數(shù),只與待測(cè)組分的熱力學(xué)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。
?、?當(dāng)采用保留指數(shù)定性時(shí),恒溫分析,保留指數(shù)與保留時(shí)間有關(guān),而柱溫影響保留時(shí)間變化;程序升溫分析,除了保留時(shí)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(dāng)采用純樣疊加法定性時(shí),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(hào)變化。柱溫變化,保留時(shí)間變化,但是加入前后的樣品影響信號(hào)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(jì)算時(shí),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(hào)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(hào)的重量校正因子,受柱溫影響,而以峰面積為響應(yīng)信號(hào)的重量校正因子將不受影響。常見定量方法中,在柱溫波動(dòng)不影響出峰效果的前提下,對(duì)定量結(jié)果的影響如下:
① 采用歸一化法時(shí),定量時(shí)需要各組分的校正因子,當(dāng)以峰面積為響應(yīng)信號(hào)時(shí),定量結(jié)果不受影響,以峰高為響應(yīng)信號(hào)則受影響
② 采用內(nèi)標(biāo)法時(shí),需要計(jì)算定量校正因子,影響規(guī)律和①同。
?、?采用外標(biāo)法時(shí),即標(biāo)準(zhǔn)曲線法,當(dāng)以峰面積為響應(yīng)信號(hào)時(shí),不受影響,但是當(dāng)以峰高為響應(yīng)信號(hào)時(shí),影響很大。
總之,柱溫變化可能會(huì)導(dǎo)致定性、定量分析結(jié)果的變化。
既然柱溫變化對(duì)分析結(jié)果有重要影響,那么選擇合適的柱溫以及對(duì)柱溫進(jìn)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高使用溫度(即色譜柱的高耐受溫度),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(dá)到預(yù)期的分離效果,峰形正常而分析時(shí)間又不長(zhǎng)為宜,一般柱溫應(yīng)比試樣中各組分的平均沸點(diǎn)低20-30℃,通過試驗(yàn)決定。對(duì)于沸點(diǎn)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(shí)間呈線性或非線性地增加溫度。一般升溫速度是呈線性的。
后,特別是要保證儀器柱溫控制的穩(wěn)定性、均勻性,以及實(shí)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(dá)到±0.1℃。
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