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氣相色譜分析方法開發—幾點注意事項
點擊次數:2859 發布時間:2020-03-16
 摘要
  氣相色譜在日常應用中大家普遍將注意力集中在色譜柱、檢測器等關鍵部件上,而同等重要的進樣口維護及相關參數設置等卻常常被大家忽略,本文從氣相色譜的相關概念出發,介紹其原理,以期為氣相相關問題的解決提供思路,不足和缺陷之處,望同行批評指正。
  一
  氣相色譜的幾個概念
  隔墊:樣品導入色譜柱的關鍵元件之一,隔墊將樣品流路與外部隔開,起阻擋作用。
  隔墊吹掃:隔墊吹掃就是有一股氣流在進樣口隔墊下,橫向吹,其作用1、消除進樣時可能帶入的雜質。2、消除進樣口密封墊在高溫時釋放出的雜質。流量設置一般為1-3ml/min。
  襯管:玻璃襯管是氣化室的一部分,進樣的物質要在這里加熱氣化。襯管的作用就是加速物質氣化,防止未氣化的雜質沾到加熱器上,防止雜質進入色譜柱。襯管的選擇應考慮以下幾個方面;
  1、分流進樣,需滿足分流后進入色譜柱的這部分樣品能夠完全代表所有的樣品,這就要確保樣品在襯管內能夠完全的汽化并且充分的混合均勻。選擇分流進樣襯管時,需考慮:
  1)與分流板結合處(即襯管的下端)應該是開口。
  2)樣品要能夠在襯管內完全的汽化并混合均勻,建議使用惰性石英棉,增大樣品面積,使樣品迅速汽化。
  3)腔體要有相應的設計及填充物,確保汽化之后的樣品混合均勻。
  4)對于反應性極性化合物、熱不穩定化合物等不建議大面積使用石英棉。
  2、不分流進樣,即將所有的汽化的待測的組分都進入到色譜柱內,襯管建議選擇一端收口的鵝頸型襯管。
  3、柱上進樣,待分析的化合物的組分沸點范圍分布相當廣泛,或者組分的沸點較高,要將所有的樣品組分都打到柱子里,然后在柱子內程序升溫,實現化合物分離,此時襯管應有一個極細的收口,使樣品能完全的進入到色譜柱內。
  4、其它,襯管如PTV襯管、填充柱襯管等。
  分流歧視:指在一定分流比條件下,不同樣品組分的實際分流比與原來設定(或測定)的分流比是不同的,這就會造成進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確度。在分流進樣中,常常存在分流歧視。影響分流歧視的主要原因:
  1、樣品組分的不均勻氣化(如低沸點化合物的氣化過程比高沸點化合物快的多),以及氣化后的狀態差異。
  2、不同樣品組分在載氣中的擴散速度差異。
  3、分流進樣。
  消減“分流歧視”的方法;
  1、選擇適合分流的襯管
  2、色譜柱選擇較高的氣化溫度
  3、選擇較小的分流比。通常樣品組分含量低時,分流歧視對分離的出峰情況和定量結果影響較大(如重現性差)。
  尾吹氣:又叫補充氣或輔助氣,通常毛細管柱采用尾吹氣,因為毛細管柱內載氣流量低,無法滿足檢測器操作條件,在色譜柱后增加一路載氣直接進入檢測器,就可以保證檢測器在高靈敏度狀態工作。尾吹氣的另外一個作用是消除檢測器死體積的柱外效應,因為經分離的化合物流出色譜柱后,可能由于管道體積增大而出現體積膨脹,導致流速減緩,譜帶展寬。通常尾吹氣的流量應根據檢測器和色譜柱的尺寸而定。
  二
  頂空進樣參數優化及相關要求
  1、平衡溫度
  應根據供試品中殘留溶劑的沸點選擇頂空平衡溫度,一般應低于溶解供試品所用溶劑的沸點10℃以下,能滿足檢測靈敏度即可。對于沸點較高(如200℃以上),可以嘗試采用直接進樣的方式。樣品的平衡溫度與蒸氣壓直接相關,它影響分配系數。
  一般來說,溫度越高,蒸氣壓越高,頂空氣體的濃度越高,分析靈敏度就越高。但是實際工作中往往是在滿足靈敏度的條件下選擇較低的平衡溫度。因為過高的溫度可能導致某些組分的分解和氧化(樣品瓶中有空氣),還可以使頂空氣體的壓力過高(特別是使用有機溶劑時)。日常檢測中必須保證溫度的重現性,除了平衡溫度外,取樣管、定量管,以及與GC的連接管都要嚴格控制溫度。這些溫度往往要高于平衡溫度,以避免樣品的吸附和冷凝。
  2、平衡時間
  頂空平衡試驗一般為30~45分鐘,以保證供試品溶液的氣-液兩相有足夠的時間達到平衡,通常不超過60分鐘,時間過長,可能引起頂空瓶的氣密性變差,導致定量準確性的降低。平衡時間本質上取決于被測組分分子從樣品基質到氣相的擴散速度。擴散速度越快,即分子擴散系數越大,所需平衡時間越短。另外,擴散系數又與分子尺寸、介質黏度及溫度有關。溫度越高,黏度越低,擴散系數越大。所以,提高溫度可以縮短平衡時間。由于樣品的性質千差萬別,所以平衡時間很難預測。一般要通過實驗來測定。頂空進樣,平衡時間往往要比分析時間長,換言之,頂空GC的分析周期往往是由平衡時間決定的。故縮短平衡時間是提高頂空GC分析速度的關鍵。
  3、裝樣體積
  市售樣品瓶的體積有5-22ml多種,具體選用哪種,一要根據儀器要求而定,二要看樣品情況而定。樣品量是指頂空樣品瓶中的樣品體積,有時也指進入GC的樣品量。其實后者應稱為進樣量。
  在頂空GC分析中,進樣量是通過進樣時間(壓力平衡系統)或定量管(壓力控制定量管系統)來控制的,它還受溫度和壓力等因素的影響。事實上,頂空GC分析中進樣量沒有多大意義,重要的是進樣量的重現性。頂空GC往往只從一個樣品瓶中取樣一次,要做平行實驗時,則需要制備幾份樣品分別置于不同樣品瓶中。這時每份樣品的體積是否重現也影響分析結果。待測組分的分配系數越小(在凝聚相中的溶解度越大),樣品體積波動所造成的結果誤差就越大;反之,分配系數越大,這種影響就越小。
  然而,在實際工作中,樣品體系的分配系數往往是未知的,因此建議任何時候都要盡量使各份樣品的體積一致。具體分析時,樣品體積還與樣品瓶的容積有關。樣品體積的上限是充滿樣品瓶容積的80%,以便有足夠的頂空體積便于取樣。常采用樣品瓶容積的50%為樣品體積。
  4、對照品要求
  對照品溶液與供試品溶液需使用相同的頂空條件,因為樣品瓶中有氣-液或氣-固兩相,甚至氣-液-固三相共存。頂空氣體中各組分的含量既與其本身的揮發性有關,又與樣品基質有關。特別是那些在樣品基質中溶解度大(分配系數大)的組分,“基質效應”更為明顯。這是頂空進樣的一大特點,即頂空氣體的組成與原樣品中的組成不同,這對定量分析的影響尤為嚴重。因此,對照品不能僅用待測物的標準品配制,還必須有與原樣品相同或相似的基質,否則,定量誤差將會很大。
  實際應用中一些消除或減少基質效應的方法:
  a、利用鹽析作用即在水溶液中加入無機鹽(如過飽和硫酸鈉溶液)來改變揮發性組分的分配系數;
  b、在有機溶液中加入水相,這可以減小有機物在有機溶劑中的溶解度,增大其在頂空氣體中的含量;
  c、調節溶液的pH對于堿和酸,通過控制pH可使其解離度改變,或使其中待測物的揮發性變得更大,從而有利于分析;
  d、降低樣品濃度也是減小基質效應的常用方法,但其代價是減低了靈敏度;
  e、固體樣品中揮發物的擴散速度很慢,往往需要很長時間才能達到平衡。盡量采樣全溶的樣品溶液,有利于縮短平衡時間;
  f、其他消除基質效應的技術,如全揮發技術等,本章節不再討論。
  5、供試品要求
  除另有規定外,精密稱取供試品0.1~1g/mL,以水為溶劑;對于非水溶性藥物,可采用DMF、DMSO或其它適宜的溶劑。
  6、樣品瓶要求
  頂空GC樣品瓶的要求是體積準確、能承受一定的壓力、密封性能良好、對樣品無吸附作用。
  7、密封蓋要求
  密封蓋由塑料或金屬蓋加密封墊組成。有可多次使用的螺旋蓋和一次使用的壓蓋兩種。現在自動化儀器多采用一次性使用的鋁質壓蓋,使用壓蓋器壓緊后可以保證密封性能。