氣相色譜儀程序升溫技術

氣相色譜儀分析中，對于沸點范圍寬的多組分混合物，使用恒柱溫分析，低沸點組分會很快流出，峰形窄，易重疊；高沸點組分流出會很慢，峰形扁平，拖尾。對于這類寬沸程多組分混合物，應采用程序升溫技術，即柱溫按預定的升溫速度隨時間呈線性或非線性增加，混合物中各組分在其最優柱溫（保留溫度）下依次流出色譜柱，采用足夠低的初始溫度，低沸點組分最早流出，隨著柱溫增加，較高沸點的組分被升高的柱溫推出色譜柱，高沸點組分也能較快地流出，從而得到良好的峰形。

一、概念：

1、保留溫度：

保留溫度指程序升溫中，某組分的濃度極大值流出色譜柱時的柱溫。對于一定的固定液體系。每一個組分的保留溫度是定性數據。當柱長、初始溫度、升溫速度和載氣流速變化不大時，并不顯著影響保留溫度，只有溶解熱對保留溫度有較大影響。

2、初始冷凍：

程序升溫中由于初始溫度很低，僅對少數低沸點組分為最優柱溫，能得到良好分離，其余大多數組分因為初始溫度太低，蒸氣壓很低，大都溶解在固定液里，其蒸氣帶移動地非常慢，幾乎停在柱人口處不動，這種現象稱為初始冷凍。隨著柱溫升高，某些組分的蒸氣帶開始移動，柱溫越接近其保留溫度，色譜帶移動速度增加越快。

3、有效柱溫：

有效柱溫指能獲得一定理論塔板數和分離度的特征溫度。對于兩個難分離的組分，有效柱溫是其實現分離的最優恒溫溫度，即在此恒定溫度下兩組分的分離可達到與程序升溫操作同樣的柱效和分離度。

二、程序升溫方式：

1、線性升溫：

線性升溫是柱溫隨時間成比例增加，是最常用的程序升溫方式。

2、線性升溫－恒溫：

線性升溫－恒溫是先線性升溫到固定液的最高使用溫度，然后恒溫到高沸點組分洗脫出來。

適用于樣品中低沸點組分之間的容量因子相差較大，而高沸點組分之間的容量因子相差較小的組分分離。

3、恒溫－線性升溫：

恒溫－線性升溫是先恒溫分離低沸點組分，再線性升溫至分離完成。

適用于樣品中低沸點組分之間的容量因子相差較小，而高沸點組分之間的容量因子相差較大的組分分離。

4、恒溫－線性升溫－恒溫：

恒溫－線性升溫－恒溫是開始恒溫分離低沸點組分，中間經線性升溫，再恒溫把高沸點組分洗脫出來。

適用于樣品中低沸點組分與高沸點組分的容量因子相差很大，而低沸點組分之間的容量因子相差較小，高沸點組分之間的容量因子相差也較小的組分分離。

5、多階程序升溫：

適用于樣品組分很多且沸點范圍較寬的組分分離。

三、程序升溫條件的選擇：

選擇程序升溫條件的基礎是柱效和分離度。其中影響分離度的主要因素是升溫速度和載氣流速。

1、升溫方式：

如沸點范圍寬的同系物多采用單階線性升溫，樣品中含多種不同類型的化合物可使用多階程序升溫。

2、初始溫度：

初始溫度通常選擇樣品中最易揮發組分的沸點附近的溫度。初始溫度若選的太低會延長分析時間，若選的太高會降低低沸點組分的分離度。此外，還應根據樣品中低沸點組分的含量來確定初始溫度的保持時間，以保證它們完全分離。

3、終止溫度：

終止溫度由樣品中高沸點組分的保留溫度和固定液的最高使用溫度決定。如果固定液的最高使用溫度大于樣品中組分的最高沸點，可選稍高于組分最高沸點的溫度作為終止溫度，此時終止溫度僅保持較短時間就可結束分析。若相反，可選稍低于固定液的最高使用溫度作為終止溫度，并維持較長時間，使高沸點組分在此恒溫條件下完全洗脫出來。

4、升溫速度：

升溫速度的選擇要兼顧分離度和分析時間。升溫速度較低，會增大分離度，但會使高沸物的分析時間延長，峰形展寬，柱效降低。升溫速度較高，會縮短分析時間，但會使分離度下降。升溫速度太高會影響柱壽命，特別是極性柱非常容易形成液滴。對于低極性柱和鍵合相柱，可以采用較高的升溫速度。

一般來說，對于內徑0.25mm、長25～50m的毛細管柱，升溫速度以0.5～5℃/min為宜。

5、載氣流速：

升溫速度和載氣流速共同影響分離度，決定分析速度，兩者之間的相互作用復雜。

對于弱保留樣品，當升溫速度一定時，載氣流速增加會成比例地減少保留溫度和分析時間，所以提高分析速度最有效的方法是增加載氣流速。

對于強保留樣品，分析速度取決于升溫速度和載氣流速的比值。