分流註射
(1)載氣流路和襯裏的選擇
分流進樣期間載氣的流動路徑如圖4-2a所示。進入進樣口的載氣總流量由總流量閥控制,然後載氣分為兩部分:壹部分是間隔吹掃氣(1 ~ 3 ml/min),另壹部分是進入汽化室的載氣。進入汽化室的載氣與樣氣混合後分為兩部分:大部分通過分流出口排出。將壹小部分樣品註入色譜柱。以總流量為例,如果隔膜吹掃氣體流量設置為3m1/min,則另外有101mL/min進入汽化室。當分流流量為100mL/min時,柱內流量為LMM。此時的拆分比例為100:1。註意,本儀器設計是將柱前調壓閥放在分氣路上,在總流量不變的情況下,可以改變柱前壓力。柱前壓力越高,分析速度越快。要在柱前壓力不變(柱流速不變)的條件下改變分流比,需要調整總流量最大值。
多種襯套可用於分流註射口。分流進樣用的襯管大多不是直通式的,管內有縮孔處或燒結板,或棗紅珠,或填充玻璃棉。這主要是增加與樣品接觸的比表面積,保證樣品的完全汽化,減少分流判別(見下面關於分流判別的討論)。同時也是為了防止固體顆粒和不揮發的樣品成分進入色譜柱。註意,填充物要位於內膽中間,也就是溫度最高的地方,也是註射器針尖到達的地方。這對於提高蒸發效率和減少註射器針尖對樣品的辨別更有效。此外,玻璃棉太活躍,無法分析極性化合物。此時,可以使用矽烷化的應時玻璃棉。
內襯的上端通常用O形矽橡膠環密封。使用壹段時間後,戒指會老化,造成漏氣,要及時更換。當入口溫度超過400℃時,最好使用石墨密封圈。
(2)樣本的適用性
分流進樣適用於大多數揮發性樣品,包括液體和氣體樣品,尤其適用於壹些化學試劑(如溶劑)的分析。由於壹些組分會在主峰之前流出,且樣品無法稀釋,分流進樣是理想的選擇。另外,在開發毛細管GC的過程中,如果樣品的成分不明確,應首先采用分流進樣口,對於壹些相對“臟”的樣品,則更多采用分流進樣。由於分流進樣時大部分樣品被清空,只有少部分樣品進入色譜柱,很大程度上防止了色譜柱汙染。只有當分流進樣不能滿足分析要求(靈敏度太低)時,才考慮其他進樣方法,如分流進樣和柱加載。
總之,分流進樣應用範圍廣,靈活性大,分流比可調範圍廣,成為毛細管氣相色譜的首選。
分流取樣
(1)載氣流路和襯裏的選擇
分流取樣和分流取樣使用相同的入口。顧名思義,分流進樣就是關閉分流氣路的電磁閥[圖4-2(b)]讓所有樣品進入顯色潛柱。這樣做的好處是顯而易見的,既可以提高分析靈敏度,又可以消除分流判別的影響。但在實際工作中,分流采樣的應用遠不如分流采樣普遍。只有當分流采樣不能滿足分析要求(主要是靈敏度要求)時,才考慮分流采樣。這是因為分流取樣的操作條件的優化是復雜的,並且需要高的操作技術。最突出的問題之壹是樣品的初始光譜帶較寬(樣品汽化後的體積相對於載氣在柱中的流速過大)。汽化樣品中有大量的溶劑,不可能瞬間進入色譜柱,結果溶劑峰會嚴重拖尾。早期流動組分的峰隱藏在溶劑尾峰中[如圖4-3(a)]這使得分析變得困難甚至不可能。有人也稱這種現象為溶劑效應。
消除這種溶劑效應可以從幾個方面考慮,但就載氣的流動路徑而言,主要采用所謂的瞬時無分流技術,即在進樣開始時關閉分流電磁閥,使系統處於無分流狀態[圖4-2(b)]。大部分汽化樣品進入色譜柱後,打開分流閥,使系統處於分流狀態[圖4-2(a)]。汽化室中殘留的溶劑氣體(當然包括壹小部分樣品組分)從分流出口迅速排出,從而在很大程度上消除了溶劑拖尾[如圖4-2(b)所示]。分流狀態持續到分析結束,當註射下壹個樣品時,分流閥關閉。所以我們說分流樣本不是絕對不分流,而是分流和不分流的結合。在這裏,確定壹個瞬間的非分流時間(從取樣到打開分流閥的時間)往往是分析成敗的關鍵。原則上,這個時間要足夠長,以保證大部分樣品進入色譜柱,避免分流判別的影響。同時也要盡可能的短,最大限度的消除溶劑的抓尾現象,使早期流出峰的分析更加準確。這顯然是矛盾的。在實際工作中,往往根據樣品的具體條件(如溶劑的沸點、待測組分的沸點和濃度等)來確定壹個優化的折中點。)或操作條件。研究結果表明,這個時間值壹般在30-80s之間,文獻報道常用0.75min,即從取樣到打開分流閥的時間為0.75min,通常可以保證95%以上的樣品進入色譜柱。在本節中,我們將介紹如何通過實驗方法來確定最佳非分流時間。
襯墊的尺寸是影響未分割樣品性能的另壹個重要因素。為了盡可能少地稀釋汽化室中的樣品,從而減小初始帶寬,有利於襯管的體積較小,壹般為0.25 ~ 1 ml,最好使用直通式襯管。用自動進樣器進樣時,由於進樣速度快,樣品揮發快,建議使用體積稍大的襯管。對於幹凈的樣品,可以不在襯管中填充玻璃棉,但對於相對臟的樣品,應填充博瑞或應時棉,以保證分析的重現性,保護色譜柱不受汙染。但需要註意的是,樣品在汽化室停留的時間要比樣品流入的時間長,熱不穩定化合物分解的可能性也更大,所以內膽和填充其中的應時棉都必須進行矽烷化處理,並及時清洗、更換和重新矽烷化。
(2)樣本的適用性
分流取樣的靈敏度明顯高於分流取樣。通常用於環境分析(如水和空氣中微量汙染物的檢測)、食品中農藥殘留的監測、臨床和藥物分析等。這些藥物往往是臟的,所以樣品的預處理是壹個必須註意的問題,以保護色譜柱。此外,如果待檢測的痕量組分在溶劑的尾部有蜜蜂,可采用溶劑聚焦法提高分析靈敏度。
分流進樣對樣品溶劑有嚴格的要求。因為進樣口溫度、色譜柱初始溫度、瞬間分流時間、進樣量都與溶劑的沸點有關。壹般來說,使用高沸點溶劑比使用低沸點溶劑好,因為當溶劑的沸點較高時,容易實現溶劑聚焦,可以使用較高的色譜柱初始溫度,這樣也可以減少註射器針頭的辨別和汽化室壓力的突變。表4-2列出了常用溶劑及其沸點,以及適合溶劑聚焦的色譜柱初始溫度。
另壹方面,溶劑的極性必須與樣品的極性相匹配,溶劑應該在所有被測樣品組分之前出峰,否則早期的峰會被溶劑的大峰所覆蓋。同時,溶劑要與固色相匹配,實現有效的溶劑聚焦。必要時可以預留間隙管,達到聚焦的目的。
對於高沸點的痕量組分的分析,分離樣品要容易得多。此時可以忽略溶劑的沸點,因為聚焦固定相可以完全保證較窄的初始譜帶,使用較高的初始柱溫可以縮短分析時間。事實上,分離樣品應該是分析高沸點痕量大多數組分的首選。