分流與不分流問題

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1、分流？不分流 進(jìn)樣口的參數(shù)設(shè)定 氣相色譜儀進(jìn)樣器參數(shù)的設(shè)置，與測定的樣品對象和樣器的類型都關(guān)。參數(shù)設(shè)置適宜，色譜峰分離效果好；設(shè)置不當(dāng)，可能導(dǎo)致本來能夠分開的組分實(shí)際上沒有分開。因此，實(shí)驗(yàn)中常常優(yōu)化進(jìn)樣參數(shù)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，部分進(jìn)樣參數(shù)的設(shè)置，如進(jìn)樣量、洗針次數(shù)等是相同的，故我們以最為常用的手動進(jìn)樣器為例，探討一下進(jìn)樣器參數(shù)設(shè)置對分離有何影響。 進(jìn)樣器的參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能會出現(xiàn)如下情況： ①進(jìn)樣量 進(jìn)樣量的大小直接影響定量結(jié)果。若進(jìn)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(jìn)樣量不成線性關(guān)系，無法定量；若進(jìn)樣量太小，會因檢測器靈敏度不夠，不能檢出。

2、對于填充柱，進(jìn)樣量影響不是太大，但進(jìn)樣量不當(dāng)也會造成出現(xiàn)混合峰；用FID時，進(jìn)樣量太大會使火焰熄滅。 ②進(jìn)樣速度 進(jìn)樣速度要快，若進(jìn)樣緩慢，樣品汽化后被載氣稀釋，導(dǎo)致峰形變寬、峰不對稱，既不利于分離也不利于定量； ③進(jìn)樣針的清洗 進(jìn)樣針如沒清洗干凈，上一次進(jìn)樣的殘留樣品會干擾下一次的分析，即進(jìn)樣針的“記憶效應(yīng)”，會影響分析結(jié)果。 解決方案 進(jìn)樣器參數(shù)包括進(jìn)樣量、進(jìn)樣時間、進(jìn)樣針的清洗次數(shù)以及具體進(jìn)樣技術(shù)等，下面分別介紹。 ①進(jìn)樣量與進(jìn)樣時間 色譜柱最大允許進(jìn)樣量可以通過實(shí)驗(yàn)確定。其它實(shí)驗(yàn)條件不變，僅逐漸加大進(jìn)樣量，直至所出的峰的半峰寬變寬或保留值改變時，此進(jìn)樣量就是最大允許進(jìn)樣量。

3、如內(nèi)徑3-4mm，柱長2m，固定液用量為15-20%的填充柱，液體進(jìn)樣量為0.1-10μL；采用氫火焰離子化檢測器（FID）時，進(jìn)樣量一般小于1μL。進(jìn)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(jìn)入柱內(nèi)，峰的原始寬度窄，有利于分離。 ②進(jìn)樣器的“記憶效應(yīng)” 為了減小或消除樣品記憶效應(yīng)的干擾，更換樣品時要清洗，用同一樣品多次進(jìn)樣時也要用樣品潤洗進(jìn)樣器。進(jìn)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(jìn)樣器報廢。使用自動進(jìn)樣器的用戶，也應(yīng)注意保證進(jìn)樣器的清潔。 ③進(jìn)樣技術(shù)的影響 定量分析的精密度與準(zhǔn)確度，除儀器本身的原因外，主要依賴于進(jìn)樣的重復(fù)性和操作技術(shù)

4、。針對不同規(guī)格毛細(xì)管柱及特殊的進(jìn)樣方式（柱上進(jìn)樣、分流/不分流進(jìn)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(zhǔn)確度都有一定的要求。 以毛細(xì)管柱為例，大口徑柱毛細(xì)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(jìn)樣量；對于中口徑、細(xì)口徑分流進(jìn)樣的毛細(xì)管柱，分流進(jìn)樣，當(dāng)分析樣品的組份濃度范圍和沸點(diǎn)范圍均較寬時，易產(chǎn)生分流失真，濃度低和沸點(diǎn)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(jìn)樣系統(tǒng)，這樣可得到較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 如何確定分流進(jìn)樣or不分流？ 分流/不分流進(jìn)樣口是毛細(xì)管柱氣相色譜法最常用的進(jìn)樣口，它既可用作分流進(jìn)樣，也可用作不分流進(jìn)樣。

5、從結(jié)構(gòu)上看，分流/不分流進(jìn)樣口與填充柱進(jìn)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(jìn)樣口前有一個控制閥外，在分流氣路上還有一個柱前壓調(diào)節(jié)閥，三是它們的使用的襯管結(jié)構(gòu)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(jìn)樣主要有下列優(yōu)點(diǎn): ① 分流進(jìn)樣適合于大部分可揮發(fā)樣品（如氣體和液體樣品）； ② 當(dāng)需要大的進(jìn)樣量時，可避免色譜柱超載，如化學(xué)試劑中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)的測定； ③ 當(dāng)不了解樣品組成或已知樣品相對較“臟”，選分流進(jìn)樣，因分流時大部分樣品從分流口排出，不進(jìn)入色譜柱，一定程度上可防止色譜柱被污染。一般，分流進(jìn)樣能滿足分析要求（如靈敏度等）時，可首先分

6、流進(jìn)樣。 影響分流進(jìn)樣的因素很多，主要有： ① 樣品的性質(zhì)，如沸點(diǎn)、極性、粘度、分子大小、汽化時蒸氣膨脹因子等； ② 儀器因素，a.汽化室、分流口等是否正確安裝，要求進(jìn)樣針全部插入后，針尖能到達(dá)汽化溫度最高處，石英玻璃毛也應(yīng)裝在此處；色譜柱進(jìn)口端應(yīng)位于分流點(diǎn)之上，同時，襯管和色譜柱是同軸的；b.載氣流路設(shè)計(jì)，襯管的結(jié)構(gòu)等； ③ 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(jìn)樣量和進(jìn)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(shí)際分流比與原來設(shè)定（或測定）的分流比是不同的，這

7、就會造成進(jìn)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(zhǔn)確度。在分流進(jìn)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(diǎn)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(jìn)入色譜柱的時間很短（以秒計(jì)），汽化速度不同，除了導(dǎo)致不同樣品組分進(jìn)入色譜柱時間不同外，不同組分進(jìn)入色譜柱的汽化狀態(tài)可能不完全一樣。考察相對汽化快的組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(yuǎn)大于進(jìn)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

8、。 b.不同樣品組分在載氣中的擴(kuò)散速度不同。 汽化溫度的設(shè)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(kuò)散速度。在合適的汽化溫度和襯管結(jié)構(gòu)時前提下，分子體積小、粘度小、蒸汽膨脹因子大的組分，擴(kuò)散速度較快。 擴(kuò)散慢的組分比擴(kuò)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(yīng)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。 ① 為減少樣品組分的不均勻汽化和汽化

9、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。 ② 為減少不同樣品組分在載氣中的擴(kuò)散速度不同對分離測定的影響，除了汽化溫度的設(shè)置外，要選擇結(jié)構(gòu)適合分流的襯管。 ③ 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(diǎn)的分流比。 針對具體的樣品對象，在汽化溫度合適、襯管結(jié)構(gòu)合理的前提下，可以按如下原則確定： 如某樣品，當(dāng)重點(diǎn)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(kuò)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(jié)果影響很大，宜選擇較小的分流比。具體實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，綜合考慮這些影響因素。 具體工作

10、時，一般先分析樣品的性質(zhì)，初設(shè)條件，再通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，選擇能減少分流歧視的條件。如不了解樣品的性質(zhì)，可先選稍大點(diǎn)的分流比測定，再實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。 案例分析 以苯作內(nèi)標(biāo)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(xì)管柱SE-30（30m 0.25mm0.32μm）；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(jìn)樣量為0.4μL。色譜圖見圖1。 為考察分流比和汽化室溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，調(diào)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

11、：1、146.3：1，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)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(jié)論： ①分流比過低（＜1/30）或過高（＞1/120）時，分流歧視加劇，低沸點(diǎn)組分正己烷的正誤差、較高沸點(diǎn)組分甲苯的負(fù)誤差急劇增加。當(dāng)分流比為1/30-1/80時正負(fù)誤差都達(dá)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。 ②進(jìn)樣溫度的變化對分析結(jié)果也有影響。分流比在1/30-1/80范圍內(nèi)，如61.80：

12、1時，隨著進(jìn)樣口溫度的升高（190-250℃），低沸點(diǎn)組分正己烷正誤差減小，較高沸點(diǎn)組分甲苯的負(fù)誤差減小后增加。所以，本實(shí)驗(yàn)選擇的汽化溫度為220℃。 ③ 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(zhì)有關(guān)。正己烷沸點(diǎn)68.74℃，甲苯沸點(diǎn)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。 ④ 比較分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣對定量結(jié)果的影響，分流進(jìn)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

13、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(yuǎn)小于后者。 因此，要減小分流歧視對測定結(jié)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再根據(jù)所測定樣品組分的性質(zhì)，縮小范圍，通過實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(jìn)行測定。 氣化室又是個啥？怎么設(shè)置？ 氣化室即進(jìn)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

14、。 氣相色譜分析時，對氣化室的要求很高。首先，載氣在進(jìn)入氣化室與樣品接觸之前應(yīng)當(dāng)充分預(yù)熱，溫度應(yīng)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(yù)熱。 為了減小樣品擴(kuò)散的，減少死體積，應(yīng)保證進(jìn)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(yīng)盡可能小，另外載氣進(jìn)入氣化室后，應(yīng)將氣化了的樣品迅速載入色譜柱，避免樣品反轉(zhuǎn)入氣化室引起色譜峰的擴(kuò)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

15、死體積。當(dāng)然，還有進(jìn)樣口與襯管、墊片等輔助設(shè)備。也有相應(yīng)的指標(biāo)參數(shù)。 氣化室的一般指標(biāo)參數(shù)如下：①氣化室溫度的選擇；②氣化室的體積；③氣化室的惰性；④色譜柱的初始溫度；⑤隔墊吹掃功能。 解決方案 ①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(jié)果；c.可能導(dǎo)致樣品組分的分解。氣化室的升溫設(shè)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(jìn)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

16、柱。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以防止樣品的熱分解和注射歧視對定量分析的誤差。 ①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(dǎo)致樣品分析結(jié)果失真。 因此，氣化室的體積應(yīng)足夠小，以保證樣品各組分進(jìn)入色譜柱后的峰寬盡可能窄，從而減少柱外效應(yīng)。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(yán)重時會造成樣品的“倒灌”，反而增大了柱外效應(yīng)。常見氣化室的體積為0.2mL～1mL。 ②氣化室的惰性 氣化室內(nèi)壁應(yīng)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(xué)反應(yīng)。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(yīng)，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。 ③色譜柱的初始溫度 分流進(jìn)樣要消除分流歧視，色譜柱的初始溫度應(yīng)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(shí)驗(yàn)選擇最佳柱溫。 ④ 隔墊吹掃功能 隔墊吹掃，主要是用于消除進(jìn)樣墊分解或墊子的殘損物對分析影響等，如鬼峰。