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气相色谱方法开发的一般步骤

时间:2017-6-28 9:31:50 浏览次数:

  

本文仅代表作者个人观点

许多从事有机化合物分析,尤其是运用色谱分离的实验室工作人员多数认为气相色谱上手快,操作简单,但是到了方法开发时却不知道该从何下手了,今天就给大家缕缕气相色谱方法开发的一般步骤。

一、样品来源与与处理方法

气相色谱能直接分析的样品必须是气体或液体,固体样品分析前应溶解在适当溶剂中,且保证样品不含气相不能分析的组分(如无机盐)或可能会损坏色谱柱的成分。

所以当我们接到一个未知样品时必须先了解其来源,从而估计样品可能含有的组分以及沸点范围。如果能确定样品可以直接分析,那问题就简单多了。只需要找一种合适的溶剂,比如丙酮、氯仿、己烷与苯等气相色谱常见的溶剂。

一般来说溶剂应该具有较低的沸点,从而使其容易与样品分离。尽可能避免用水、二氯甲烷和甲醇做溶剂,因为他们对延长色谱柱的使用寿命不利。另外毛细管色谱柱分析时,样品浓度不能太高,否则会造成柱超载,通常样品浓度为mg/ml或者更低。

如果样品中有不能直接用气相色谱分析的组分,或者样品浓度过低,就必须采取一些预处理手段,包括萃取、浓缩、提纯等。详情参见帖子:程序升温的“程序”你会设么?

二、确定仪器配置

确定仪器配置就是确定方法所需要的进样装置、载气、色谱柱与检测器。比如测定气体挥发性成分就需要顶空进样器,测定痕量有机氯就需要ECD检测器。

而色谱柱的选择则是这其中的重中之重,毛细管色谱柱的固定相分为极性、非极性、中等极性与PLOT等,具体的分类与使用建议请参见帖子都是毛细管色谱柱,但是你知道区别,会选么?http://bbs.instrument.com.cn/topic/6364507

三、确定初始操作条件

当样品准备好,仪器配置确定后我们就可以开始尝试分离。这时确定初始分离条件,包括进样量、进样口温度、检测器温度、色谱柱温度与载气流速。

进样量根据样品浓度、色谱柱容量与检测其灵敏度来确定。样品浓度不超过mg/ml时,分流比为50:1时,毛细管色谱柱的进样量一般不超过2μl。如果达不到检测器灵敏度要求可以考虑加大进样量,但以不超载为限。必要时可以对样品进行浓缩或者采用大体积进样技术等。

进样口温度主要由样品沸点范围决定,同时考虑色谱柱的使用温度。首先要保证样品全部汽化,其次保证汽化的样品组分能够全部流出色谱柱而不会在柱中冷凝。原则上来说进样口温度高一些比较有利,一般要接近样品中沸点最高组分的沸点,但要低于易分解组分的分解温度,一般在250℃-350℃之间。实际操作中,进样口温度可在一定范围内设定,只要保证样品完全汽化即可,而不需要精确的优化。

色谱柱温度的确定主要由样品的复杂程度和汽化温度决定。原则是既要保证待测物的完全分离,又要保证所有组分都能流出色谱柱,且分析时间越短越好。组成简单的样品可用恒温分析,分析周期端且基线较稳定,但是实际操作中多数需要采用程序升温分离,这也是毛细管色谱柱最大的优点之一,就是可以在较宽的温度范围内操作,亦可以保证待测组分的分离又可以见可能的缩短分析时间。一般来讲,色谱柱的初始温度英语组分中最轻组分的沸点相接近,而终温则取决于最终组分的沸点。升温速率则已样品的复杂程度决定。

检测器温度是指检测器加热块温度,而非检测点。检测温度设置的原则是保证流出色谱柱的组分不会冷凝,同时满足检测器灵敏度的要求。大部分检测器的灵敏度受温度影响不大,故检测器温度可参见色谱柱的最高温度设定,而无需精确优化。

载气流速可按照比最佳流速(N2为20cm/s,He为25cm/s,H2为30cm/s)高10%来设定。后按照具体分离情况而调整,下面是毛细管色谱柱接FID检测器时的载气柱前压参考值:空气300-400ml/min,氢气30-40ml/min,氮气(尾吹气)30-40ml/min。

四、分离条件优化

这是一个很大的课题,当仪器配置与样品确定之后,技术人员主要做的条件优化工作一般是改变柱温与载气流速,直至调整色谱柱类型,以达到最好的分离效果,柱温比载气流速对分离效果的影响更大。

此外,通过保留指数与GC/MS的方法可以给未知组分定性,常用的内标法与外标法给待测物质定量


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