2.分流進樣與不分流進樣
從下表1中的比較,可以看出填充柱相比毛細管柱而言,具有更大的內徑,更大的載樣量以及更大的載氣流速。
因此,在使用填充柱的時候,由于較大的載氣流速,較大的色譜柱內徑,可以不用分流樣品,樣品進入色譜柱的時間也足夠短,起始色譜帶也不會很寬且不會過載,而毛細管色譜柱,其內徑較小,體積流速只有填充柱的幾十分之一,載樣量比填充柱小幾個數量級,因此,其在進樣的時候,一般就需要分流進樣(痕量檢測除外,并不關注主峰是否過載),以期獲得較窄的起始色譜帶寬以及樣品量不超過色譜柱的載樣量范圍。
如下圖10A所示,分流的情況下,樣品各組分的分離比較良好,而當樣品過載之后,其峰形變異,如下圖10B所示。從其過載狀況可以看出,超載量越大,起始色譜帶寬越大,保留時間漂移越厲害。
因此,在使用毛細管色譜柱的時候,分流進樣對于常規氣相分析而言是十分理想的一種進樣方式,既可以克服毛細管色譜柱載樣量小的缺點,又能充分發揮毛細管色譜柱的高柱效的特點。
3.分流進樣與不分流進樣的過程
與進樣相關的氣路系統,如下圖11所示。載氣進入進樣口之后被分成三個氣路,分別為隔墊吹掃氣路,分流氣路以及色譜柱氣路。其中O形環以及支撐固件將整個進樣口分割為上下兩個部分。其中,在分流氣路上裝有分流氣路捕集阱,用來吸收分流廢氣中的樣品。
分流進樣如下圖12所示,總流速104mL/min的載氣進入進樣口之后,通過控制隔墊吹掃氣路上的閥,使得隔墊吹掃流速為3mL/min,余下101mL/min的載氣則通過襯管被分流為100mL/min的分流流路以及1mL/min的柱流速。經樣品針注射到襯管的樣品被氣化,在101mL/min的載氣帶動下實現進樣,整個過程不到1s。分流流路上的壓力傳感器,則可通過調節該氣路上的閥,實現進樣時的柱前壓保持相對穩定。
不分流進樣如下圖13A以及13B所示。不分流進樣并不是在整個方法運行過程中都不分流,而是在進樣的瞬間不分流,在進樣結束之后依然分流。如下圖13A所示,在進樣的瞬間分流流路處于關閉狀態,54mL/min的載氣被分流為53mL/min的隔墊氣路以及1mL/min的柱流速,53mL/min的隔墊氣路通過隔墊吹掃氣路以及分流氣路上的兩個閥,實現最終的3mL/min的隔墊吹掃流速以及50mL/min的分流流速。
樣品則在1mL/min的柱流速的帶動下進入色譜柱,該種進樣方式,樣品在襯管內的停留時間比分流進樣要長,造成溶劑峰的起始帶寬比較寬。
在進樣結束之后,分流氣路閥被打開,以分流的形式運行到方法結束(如下圖13B所示),在此過程中可開啟載氣節省模式,節省載氣,特別是在使用氦氣作為載氣的時候。
此外,由于樣品中的組分的氣化速度的快慢程度不同,分子量不同以及其在載氣中的擴散速率不同,在分流進樣的時候,難免會發生分流歧視作用,而這種作用,一般隨分流比的變大而變大。
4.進樣口活性
進樣口的活性主要是指由于進樣口的作用而導致的方法回收率問題以及方法線性問題。其活性主要與進樣口內的金屬裸露部分,襯管是否去活以及石英棉是否去活有關。此外,進樣口的活性還與待分析的化合物的特性以及所使用的載氣有關(如,含氯有機物在使用氫氣作為載氣的時候)。
如下圖14所示,需要根據譜圖分辨樣品發生變化的時候是發生在進樣時還是進樣后。如下圖14A所示,母體化合物以及兩個主要產物的色譜峰形對稱,彼此之間不基線粘連,可以判斷其是在進樣或者進樣之前就已經發生變化,而14B所示,母體化合物峰形嚴重變異,則是在程序升溫的過程中發生了變化。
進樣口所用的襯管以及內襯石英棉的惰性,不僅與其自身制造工藝有關也與進樣樣品的特點以及進樣的次數有關。如下圖15所示,多次進樣后的襯管內壁以及石英棉均被樣品不揮發成分嚴重污染,勢必會影響方法回收率,如圖16A所示。
此外,需要區分方法回收率減小的方式,如比例減少還是常量減少,如下圖16B所示。方法回收率常量減少的時候,多是由于進樣口內部的某處或多處對于樣品具有吸附作用,這種情況對于低濃度的方法回收率的影響大于對高濃度的方法回收率的影響;方法回收率減少與樣品進樣量呈現比例較小,這種情況對于低濃度以及高濃度的方法回收率的影響相差不大。
結論
分流進樣作為氣相色譜應用毛細管色譜柱進行常規分析測試的最主要的進樣方式,在發揮毛細管色譜柱的高柱效的同時克服了毛細管色譜柱載氣流速小,載樣量低的缺點。利用氣相色譜進行分析的時候,需要經常對整個進樣口進行日常的維護,如,更換進樣隔墊,O形環,更換襯管等,避免由于組成復雜以及較臟樣品殘留在進樣口各處,給之后的分析測試帶來不必要的麻煩,如,方法回收率差以及色譜圖中出現鬼峰等情況。
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