气相色谱填充柱柱效问题的探讨

【前言】气相色谱填充柱柱效问题的探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1问题的由来 1.1 按GB/T 18415-2001《小麦粉过氧化苯甲酰测定方法》规定的溶剂和进样量分别进样2μl丙酮、石油醚(60℃~90℃沸程),在注温240℃ 条件下,1.6min以后,出现溶剂峰,但严重拖尾。 1.2 改用6#溶剂油饱和蒸气进样0.2ml,18秒后,出现溶剂峰,是个很尖的峰,没有出现...

摘要:填充色谱柱符合试验要求,但测定时发生色谱峰出现拖尾现象,曾改变参数和进样量,无明显改善,将填充色谱柱进气端进行掏空合适的一段距离,色谱峰完全改善,恢复正常。

Abstract: Filled chromatographic column meets the test requirements, but the chromatographic peak tailing phenomenon happens when testing. Changing the parameters and sample size, no significant improvement. Hollowing some distance at the intake end of filled chromatographic column, the chromatographic peak becomes normal and completely improved.

关键词:色谱填充柱;柱效;探讨;色谱峰

Key words: chromatography packed column;column efficiency;exploration;chromatographic peak

中图分类号:S37文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0248-01

1问题的由来

1.1 按GB/T 18415-2001《小麦粉过氧化苯甲酰测定方法》规定的溶剂和进样量分别进样2μl丙酮、石油醚(60℃~90℃沸程),在注温240℃ 条件下,1.6min以后,出现溶剂峰,但严重拖尾。

1.2 改用6#溶剂油饱和蒸气进样0.2ml,18秒后,出现溶剂峰,是个很尖的峰,没有出现拖尾。

为什么会出现以上现象,实验开始时怀疑可能柱子老化不完全造成的,我们对玻璃填充柱进行了24小时老化,没有任何改善。反复检查安装过程,没发现任何异常。大连物化所提供的玻璃填充柱的质量是可靠的,我们又开始分析查找可能出现其它原因。

1.3 尝试改变有关参数,逐步降低或提高柱温,增大减小载气流量,燃气和助燃气流量,又分别注射2μl丙酮、石油醚,溶剂峰拖尾现象无明显改善,又分别加苯甲酸的丙酮溶液,进样2μl,浓度分别为15μg/ml、20μg/ml时,在7分钟后出峰,在国标准法标准曲线最小浓度5μg/ml、10μg/ml,注射2μl,基本不出峰(或峰形不明显)。这样的情况显然无法满足工作需要,基本不能工作。

1.4 改变进样量,分别以1μl,0.5μl丙酮进样,溶剂峰峰形明显好看,又以同样的进样量加入20μg/ml的苯甲酸标准溶液,溶剂与样品峰出现分离,但样品峰较小,其中进样1μl时,浓度为20μg/ml 以上浓度的苯甲酸丙酮溶液,色谱峰有响应值;进样量为0.5μl,只有40μg/ml以上浓度的苯甲酸丙酮溶液时才有响应,分离效果还可以,因此可以说明色谱柱本身填充质量问题不大,只是由于进样量的减少,标准物质(苯甲酸)要很大浓度才有响应,无法满足工作需要,按国家标准来看,已经没有实际意义了,显然必须进行改进。

1.5 经分析,可能是样品汽化过程有问题,会不会是汽化空间过小,出现类似死体积过大原因导致拖尾,于是尝试将柱子进气端进行一些掏空,掏空1mm后,以2μl丙酮进样试验,峰形有较大改善,笔者又继续掏空1mm后进行实验,峰形完全改善,恢复正常,用石油醚实验,情形大体相当。于是又用苯甲酸丙酮标准溶液进样,测试最低检出限,完全达到工作需要,恢复正常。

2原因分析

2.1 据资料介绍,拖尾峰的产生大致有这么几种 :即色谱柱安装位置不正确;柱子进样口污染;溶剂极性不匹配;温度过高;柱子液相流失等等。经分析和认真检查,在减小进样量后,获得明显效果,于是进行少量挖空试验。

2.2 样品进入色谱柱之前,样品有一个汽化过程,在240℃条件下迅速汽化,由于色谱柱汽化空间较小,在较短时间内样品汽化后体积较大,不能及时随载气完全进入色谱柱,造成一部分死体积过大,样品进入柱子时间无法保持一致,分离过程不能同时进行,是一段一段地进入柱子进行分离,即使填充物完全合格也不会清晰的分离,最后就是出现大拖尾峰形。

2.3 使用6#溶油气体进样正是由于体积相对小得多就表现出正常状态,进一步说明了实验所用溶剂是由于汽化不完全,无法正常随载气进入到色谱柱,形成较大的死体积造成了拖尾现象的出现。

2.4 由于样品随溶剂进入色谱柱,按一定比例保留一部分在过大的死体积内,所以在出峰部位(样品保留时间)的样品量过少,响应值就很低,而且没有办法保证重复性。这样的结果既降低检出限,又不能保证准确定量。因此会出现大浓度标准样品注入会出峰,而小浓度标准样品却不能出峰或出峰很小的情况。

2.5 通常情况下,每提高柱温30度,可以使分配系数减少一半,这样是可以使前述实验中的溶剂峰形稍显好看一些,但却不能改善柱效,温度过高,一些液相会流失,因此在工作中不能过大随意改变温度,一定要在最高和最低温度之间进行测试。降低柱温可以改善分离效果,但不会改变拖尾现象,通过实验,温度改变和气流改变确实对溶剂峰拖尾情况没有改善。

3结论

3.1 根据气色谱的塔板理论,塔板数越高分离效果越好,色谱柱一旦装好,柱的塔板数在一定条件下是不会变化的,通过改变进样量,不能提高柱效,相反过多的进样量,可能对色谱柱有污染,从而降低柱效,我们在开始出现的现象,在客观上就相对地“加大”了进样量,从而造成原有的塔板无法满足对样品成分的分离作用,造成进样口样品堆积,就相当于反复注入样品,一次次从头层析,重新分离,无法实现干净的环境和准确的进样量,不能如实地反映出一组样品组分在柱子中的行进情况。

3.2 根据气相色谱的条件和国家标准方法规定,我们的进样量应控制在一定的范围内,一般液体样品要在0.1-5μl,气体在0.1-10ml之间,太低或太高的进样量都可能改变标准方法的检出限,是不可取的。因此采用减少进样时来改变图形效果没意义。

3.3 分析本实验出现的现象,我认为,正是色谱进样端汽化腔过小,样品来不及完全汽化或者汽化后无法一次进入柱子,造成溶剂峰的假拖尾现象,改变柱温,无论增高或降低都没有改善效果,是因为没有解决问题的实质,通过减小进样量,能够改善峰形恰恰说明了这一问题,由于增大进样端汽化腔,满足了全部汽化所需空间条件,而明显改善了图形效果。根据塔板理论,我们所用的柱子塔板数在2000-3000以上,进样前端少量掏空,对塔板影响不是很大,实验结果也能体现出保证分离能力,是可行的。

3.4 将色谱柱的进样少量掏空实验,这和毛细管色谱柱将进气端适量剪切方法差不多,可以在适当的情况下分析使用,也可以用来处理使用时间较长,可能有少量污染情况下的柱子,具体掏空多少,如何掏,应通过实验来慢慢进行,只要够达到分离效果,检出限也能达到要求就可以进行尝试。

参考文献:

[1]H・M・麦克奈尔,E・J 博内利.气相色谱基础[M].林炳承,译.北京:人民教育出版社,1979.

[2]朱明华.仪器分析[M].北京:高等教育出版社,1983.

[3]王永华.气相色谱分析应用[M].北京:科学出版社,2006.