如何選擇氣相色譜柱分析條件？

    氣相色譜操作條件的選擇，常常決定是否能夠達到分離的目的，而選擇試驗條件的主要依據是范氏方程和分離度與各種色譜參數的關系式。氣相色譜柱分析條件的選擇主要包括柱溫、載氣種類和流速等的選擇。適當的分析條件，可以在較短的時間內完成分析工作，并達到良好的定性定量目的。在日常工作中，如何進行色譜柱分析條件的選擇呢？
 

　　柱溫的選擇
 

　　柱溫是影響分析時間和分離度的重要因素。選擇柱溫的依據是樣品的沸點范圍，固定液的配比，允許使用溫度，以及檢測器的靈敏度。
 

　　柱溫主要影響分配系數、容量因子以及組分在流動相和固定相中的擴散系數，從而影響分離度和分析時間。選擇溫柱的原則，一般是在使難分離物質對達到要求的分離度條件下，盡可能采用低溫柱，其優點是可以增加固定相的選擇性，降低組分在流動相中的縱向擴散，提高柱效，減少固定液的流失、延長柱壽命和降低檢測器的本底。
 

　　提高柱溫可以使保留時間減少，加快分析速度，使樣品中組分完全流出，但是分離效果不好。降低柱溫，樣品有較大的分配系數，選擇性高，有利于分離。但溫度過低，容易引起峰形拖尾或前伸，并且分析時間長。可根據固定液的使用溫度極限和樣品組分沸點調節柱溫。
 

　　對于高沸點混合物，在保證分離完全的前提下，盡量降低柱溫。可在低于分析物沸點180℃～200℃的柱溫下進行分析；對沸點不太高(200～300℃)的樣品，柱溫可選100℃以下；對于氣體、氣態烴等低沸點混合物，一般選擇室溫或50℃以下進行分析。對于寬沸程樣品，需采用程序升溫法進行分離，即柱溫按預先設定的程序隨時間成線性或非線性增加，從而獲得分離效果。
 

　　載氣的選擇
 

　　一般說來，痕量分析或毛細管色譜的載氣純化程度，要高于常規分析。特別是電子捕獲、熱導池檢測器，載氣純度直接影響靈敏度和穩定性，一定要嚴格凈化。
 

　　根據分析對象，對于色譜柱的類型，操作儀器的檔次和具體檢測器，若使用不合要求的低純度氣體，不良影響有以下幾種可能：
 

　　a.樣品失真或消失：如H2O氣使氯硅樣品水解；
 

　　b.色譜柱失效：H2O，CO2使分子篩柱失去活性，H2O氣使聚脂類固定液分解，O2使PEG固定液斷鏈；
 

　　c.有時某些氣體雜質和固定液相互作用而產生假峰；
 

　　d.對柱保留特性的影響：如H2O 對聚乙二醇等親水性固定液的保留指數會有所增加，載氣中氧含量過高時，無論是極性或是非極性固定液柱的保留特性，都會產生變化，使用時間越長影響越大；
 

　　e.檢測器：TCD：信噪比減小，無法調零，線性變窄，文獻中的校正因子不能使用，氧含量過大，使元件在高溫時加速老化，減少壽命；FID：特別是在Dt≤1×10-11/S下操作時，CH4等有機雜質會使基流激增，噪聲加大不能進行微量分析；
 

　　f.在做程序升溫操作時，載氣中的某些雜質，在低溫時保留在色譜柱中，當柱溫升高時不但引起基線漂移，還可能在譜圖上出現比較寬的“假峰”；
 

　　g.儀器影響：各類過濾器加速失效；調節閥(穩壓閥，穩流閥，針形閥) 被污染，氣阻堵塞，調節精度降低或失靈；氣路系統被污染，若要恢復儀器在高靈敏度情況下操作，有時要吹洗很長時間(可能一周以上), 污染嚴重時有時再也無法恢復；對于FID，水蒸氣會影響分析結果，直至影響檢測器的壽命；對ECD和TCD的壽命最明顯，這點應引起用戶特別注意。
 

　　載氣的壓力和流速
 

　　載氣壓力對柱效率有直接的影響。如提高柱內壓力，有助于提高柱效率。但只提高入口壓力，使流速加大且壓降太大時，反而會降低柱效率，因此也必須提高出口壓力。一般采用在柱后加裝適當氣阻的方法來解決這一問題。
 

　　載氣流速主要影響分離效率和分析時間。為獲得高柱效，應選用最佳流速，但所需分析時間較長。為縮短分析時間，一般選擇載氣速度要高于最佳流速，此時柱效雖稍有下降，卻節省了很多分析的時間。常用的載氣速度流速為20～80mL/min。
 

　　對于FID 或FPD 檢測器，氫氣和空氣的比例是影響分離度和靈敏度的重要因素，只有反復試驗，才能確定最適合的比例。對于填充柱色譜柱，載氣流入方向要盡量與色譜柱內固定相裝填方向一致，以減小壓差，提高效率。
 

　　進樣量的選擇
 

　　進樣量的多少直接影響譜帶的初始寬度。因此，只要檢測器的靈敏度足夠高，進樣量越少，越有利于得到良好的分離。一般情況下，柱越長，管徑越粗，組分的容量因子越大，則允許的進樣量越多。一般氣體進樣量在1～10mL，液體進樣量在0.5～10μL 之間，可取得較好的分析效果。此外，進樣速度要快，進樣時間要短，以減少縱向擴散，有利于提高柱效。
 

　　氣化溫度的選擇
 

　　氣化溫度取決于樣品的揮發性、沸點范圍及進樣量等因素。氣化溫度選擇不當，會使柱效下降。通常氣化室的溫度選擇為樣品沸點或高于沸點，以保證樣品能瞬間氣化；但不要超過沸點50℃以上，以防止樣品分解。
 

　　對于一般的氣相色譜分析，氣化溫度比柱溫高10～50℃即可。但對于某些高沸點組分或熱穩定性差的組分，在其沸點左右分析會產生分解現象。此時應采取的措施是減少進樣量，采用高靈敏度檢測器，氣化室溫度的選擇應低于其沸點100～200℃。
 

　　從以上介紹的選擇原則可以看出，各種條件往往同時影響色譜柱的選擇性和效率，它們之間既密切聯系又互相制約。因此在實際分析中，要作綜合考慮，靈活地運用這些原則，既要保證良好的選擇性，又要保證分離效率，合理地選擇最佳色譜分析條件。