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色譜峰之間怎樣才算達(dá)到分離?首先是兩個(gè)色譜峰的峰間距必須相差足夠大,若兩峰間僅有一定距離,而每一個(gè)峰卻
很寬,致使彼此重疊,則兩組分仍無法分離;第二是峰寬必須窄;只有同時(shí)滿足這兩個(gè)條件時(shí),兩組分才能分離。
判斷相鄰兩組分在色譜柱中的分離情況,常用分離度R作為色譜柱的分離效能指標(biāo)。R定義為相鄰兩組分色譜峰保留值
之差與兩個(gè)色譜峰峰底寬度總和之半的比值。R值越大,意味著相鄰兩組分分離得越好。
因此,分離度R是柱效能、選擇性影響因素的總和,可用其作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)。從理論上可以證明,若峰
形對(duì)稱且滿足于正態(tài)分布,當(dāng)R<>時(shí),兩峰有明顯的重疊;R=1時(shí),分離程度可達(dá)95%,;當(dāng)R=1.5時(shí),分離程度可達(dá)
99.7%,因而可用R=1.5來作為相鄰兩峰已分離的標(biāo)志。
化合物出峰重疊的主要原因:
①載氣流速過快;
?、谏V柱溫度過高;
③進(jìn)樣量過大;
?、軞饣覝囟绕?;
⑤進(jìn)樣時(shí)未選擇合適的分流比分流;
?、奚V柱長不夠,導(dǎo)致分離度不夠;
?、呱V柱型號(hào)選用不對(duì)。
解決方案:
①載氣類型和流速的選擇
首先要根據(jù)考慮使用的檢測(cè)器類型選擇合適載氣。熱導(dǎo)池檢測(cè)器TCD常選用氫或氦氣作載氣,能提高靈敏度,氫載氣
還能延長熱敏元件鎢絲的壽命;氫火焰檢測(cè)器FID用氮?dú)庾鬏d氣,也可用氫氣;電子捕獲檢測(cè)器ECD常用氮?dú)?;火焰光度檢
測(cè)器FPD常用氮?dú)夂蜌錃狻?/p>
載氣成分越輕、純度越高,越有利于提高分離度。當(dāng)然,現(xiàn)在的儀器都是固定采用某一種載氣,一般不常更換載氣種類。
載氣流速對(duì)柱效率和分析速度都會(huì)產(chǎn)生影響。根據(jù)范氏方程,載氣流速快,能加快分析速度,減少分子擴(kuò)散,縮短分
析時(shí)間,但同時(shí)可能降低分離度;載氣流速慢有利于傳質(zhì),一般可提高分離度,同時(shí)也可能會(huì)造成峰展寬而降低分離度。
所以當(dāng)多個(gè)化合物峰重疊時(shí),應(yīng)選擇合適的載氣流速。根據(jù)范氏方程,一定的色譜柱對(duì)一定的化合物有一個(gè)流速點(diǎn),
這時(shí)候柱效,分離能力,但是人們常用“實(shí)用流速”即合適的載氣流速。
②柱溫的選擇
柱溫直接影響分離效能和分析速度。柱溫低有利于分配,有利于組分分離,但溫度過低會(huì)造成被測(cè)組分在柱上冷凝或
傳質(zhì)阻力增加,使色譜峰擴(kuò)張甚至拖尾;柱溫高有利于傳質(zhì),但會(huì)使分配系數(shù)變小,不利于分離。對(duì)沸點(diǎn)范圍寬、組成復(fù)
雜的混合物應(yīng)利用色譜柱的程序升溫技術(shù),獲得分離度、最短分析時(shí)間的分析結(jié)果。
③色譜柱的選擇
色譜柱的選擇是整個(gè)色譜分析條件優(yōu)化過程中最重要的一環(huán)。色譜柱選擇是否恰當(dāng)直接決定了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、
數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性、峰形的美觀等。
毛細(xì)管色譜柱參數(shù)主要包括:固定液極性、柱長、內(nèi)徑、膜厚等四方面。選擇色譜柱應(yīng)根據(jù)“相似相溶”原理,分析
非極性物質(zhì)用非極性色譜柱,極性物質(zhì)用極性色譜柱。根據(jù)固定液極性強(qiáng)弱可以分非極性柱(DB-1或等同的其它品牌)
、弱極性柱(DB-5等)、中等極性柱(DB-17等)、強(qiáng)極性柱(DB-WAX等)。
色譜柱中固定液用量對(duì)分離起決定作用。一般來說,載體表面積越大,固定液用量可以越高,允許的進(jìn)樣量也就
越多。為了改善液相傳質(zhì),應(yīng)使液膜薄一些,固定液液膜薄,柱效能提高,可縮短分析時(shí)間;但是膜厚是一個(gè)選擇空間
比較大的參數(shù),膜厚越厚,對(duì)分析物的保留會(huì)增加,保留時(shí)間增大,有助于分離;但是由于傳質(zhì)阻力的增加,柱效又會(huì)
降低。因此,如果分析保留弱的物質(zhì)(如一些小分子),可考慮試試厚液膜的柱子,反之則選擇薄液膜的色譜柱。
對(duì)填充柱來說,要求載體表面積大,表面孔徑分布均勻。固定液涂在載體表面上成為均勻薄膜,液相傳質(zhì)就快,
柱效就可提高;載體粒度均勻、細(xì)小,也有利于柱效提高;但粒度過小,柱壓增大,對(duì)操作不利。柱長對(duì)分離的影響也
很明顯。通常色譜柱越長,理論塔板數(shù)越大,分理效果越好,但是保留時(shí)間增加也很明顯。對(duì)于特別難分離的物質(zhì),
一般應(yīng)選用長柱。內(nèi)徑對(duì)柱容量和柱效亦有較大影響,內(nèi)徑越小,柱容量會(huì)下降,但柱效會(huì)變高。
④進(jìn)樣時(shí)間和進(jìn)樣量
手動(dòng)進(jìn)樣時(shí)速度必須快,一般應(yīng)在1s之內(nèi)。進(jìn)樣時(shí)間過長,會(huì)造成峰展寬、前伸或拖尾變形。進(jìn)樣量一般液體0.1-5μL
,氣體0.1-10mL。進(jìn)樣太多,會(huì)使色譜峰展寬,造成前伸、拖尾或重疊而分離不好。
⑤氣化室溫度的選擇
合適的氣化室溫度既能保證樣品組分瞬間氣化,又不引起樣品分解。氣化室溫度一般比柱溫高30-70℃或比樣品
組分中沸點(diǎn)高30-50℃。在保證不發(fā)生熱分解時(shí),適當(dāng)提高氣化溫度對(duì)分離及定量均有利。
色譜柱失效:
故障原因:
瓦里安氣相GC450,自動(dòng)進(jìn)樣器,ECD與PFPD檢測(cè)器。DB-1701(30m×0.25mm×0.25μm),
VF-1ms(30m×0.32mm×0.25μm)色譜柱。
DB1701色譜柱購買于2012年12月,做蔬菜中有機(jī)磷的檢測(cè),已使用兩年零八個(gè)月,每年做近四百個(gè)樣品,總共做
樣品近千個(gè),在剛做完的80個(gè)樣品后,進(jìn)19種有機(jī)磷標(biāo)液,峰形難看且出峰很少,進(jìn)10種有機(jī)磷只出四個(gè)峰,看來是
柱效下降,又配毒死蜱與標(biāo)液進(jìn)樣,正常情況兩個(gè)峰相離很近,但能分離,現(xiàn)在只出一個(gè)峰,可見柱子的
分離度也不行。
采取措施:
換新襯管,老化色譜柱,卸下檢測(cè)器端,以5℃/min的速率進(jìn)行老化過夜,重新進(jìn)以上兩種不同標(biāo)液,19種、10種標(biāo)液出
峰情況與上面一樣,無多大效果,將色譜柱兩端各截去1.5米,安好進(jìn)樣,仍然是上面的情況。會(huì)不會(huì)是氣相條件影響柱效
,換一根新購買的DB1701柱,相同的標(biāo)液小瓶,相同的氣相條件,看出峰情況。
從結(jié)果看,用新DB1701柱子,以上三種標(biāo)液出峰峰形尖銳,分離度好,由此判斷2012年的DB1701柱已經(jīng)失效,該扔掉了。
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