色譜操作條件的選擇和優化
氣相色譜是有機實驗室主要的設備之一,由于樣品組分在氣相中傳質速度快,與固定相相互作用次數多,加上可供選擇的固定液種類很多,可供使用的檢測器靈敏度高、選擇性好,因此氣相色譜被廣泛地應用在有機樣品檢測領域。
1、固定相的選擇
固定相類型:
氣-固色譜:固體吸附劑
氣-液色譜:固定液與載體
混合物在不同固定相上的分離,
注:1-乙腈(強極性);2-2-丙醇(質子受體);3-1,2-二氯乙烷(弱極性);4-三乙胺(質子受體);5-正辛烷。
固定相種類的不同,直接影響到樣品中各組分分離效果優劣。
固定相的選擇一般按照“相似相溶原理”。
常用固定液:
固定相液的選擇:
分離非極性物質,一般選用非極性固定液。
分離極性物質,一般按極性強弱來選擇相應極性的固定液。
分離非極性和極性混合物時,一般選用極性固定液。
能形成氫鍵的試樣,一般選用氫鍵型固定液。
對于復雜組分,一般可選用兩種或兩種以上的固定液配合使用。
2、載氣種類的選擇
載氣種類的選擇應考慮三個方面:載氣對柱效的影響、檢測器要求及載氣性質。
(1) 載氣摩爾質量大,可抑制試樣的縱向擴散,提高柱效。
(2) 載氣流速較大時,傳質阻力項起主要作用,采用較小摩爾質量的載氣(如H2、He),可減小傳質阻力,提高柱效。
(3) 在載氣選擇時,還應綜合考慮載氣的安全性、經濟性及來源是否廣泛等因素。
載氣的選擇與檢測器有關:
TCD一般選用氫氣或氦氣做載氣
FID 一般選氮氣和氬氣做載氣
ECD 一般選氮氣做載氣
FPD 一般選氮氣做載氣
3、載氣流速的選擇
根據公式,繪制H~u曲線,以實現最佳載氣流速的獲取,實際載氣流速的選擇。
在曲線的最低點,塔板高度H最小(Hmin),此時柱效最高。與H最小所對應的流速為最佳流速uopt
4、柱長和內徑的選擇
柱長增加,分離度增大,對分離有利。但柱長增加也使傳質阻力增大,色譜峰區擴展加劇,分析時間延長。因此,在確保一定分辨率的條件下應盡可能使用短色譜柱。
填充柱:柱長1~5 m,柱內徑2~6 mm。
毛細管柱:柱長20~200 m,柱內徑0.1~0.5 mm。
5、柱溫的選擇
柱溫對分離度的影響比較復雜。兼顧分離度和分析速度兩個方面。
(1)柱溫升高,被測組分的揮發度↑,即被測組分在氣相中的濃度↑,tR↓,改善氣相和液相的傳質速率,有利于提高柱效,但低沸點組份峰易產生重疊。
(2)柱溫降低,分離度↑,分析時間↑。對于難分離物質對,降低柱溫雖然可在一定程度內使分離得到改善,但是不可能使之完全分離。這是由于兩組分的相對保留值增大的同時,兩組分的峰寬也在增加,當后者的增加速度大于前者時,兩峰的交疊更為嚴重。
(3) 柱溫選擇:接近或略低于組分平均沸點時的溫度。
⑷ 組分復雜:寬沸程的試樣,采用程序升溫。
采用程序升溫的方法能兼顧高、低沸點組分的分離效果和分析時間,使不同沸點組分基本上都在其較合適的平均柱溫下進行分離。
程序升溫條件:升溫方式;起始溫度;升溫速度;終止溫度。
6、進樣條件和進樣量的選擇
進樣速度越快越好,這樣可使樣品汽化后能立即被載氣帶入色譜柱中。若進樣時間過長,試樣原始寬度變大,流出峰寬也必然變寬甚至發生峰變形。液體試樣量一般進樣0.1~5 uL,氣體試樣0.1~5 mL。進樣量大,會使幾個峰重疊在一起分離不好;但進樣量太少,又會使含量少的組分因檢測器靈敏度不夠而檢不出。最大允許的進樣量,應控制在峰面積或峰高與進樣量呈線性關系的范圍內。
7、氣化室和檢測器溫度的選擇
氣化室溫度的選擇:
(1)原則是保證樣品,同時不分解
(2)一般比樣品組分最高沸點高30-50度或比柱溫高30-70度。
檢測器溫度的選擇:一般比柱溫高30-50度。TCD要求溫度恒定,FID要求溫度>120度。