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影响气相色谱仪静态顶空进样分析的因素(二)

2019.12.24
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

三、平衡温度:

样品的平衡温度与蒸气压有关,影响分配系数。一般来说,平衡温度越高,蒸气压越高,顶空气体的浓度越高,分析灵敏度越高。待测组分的沸点越低,对温度越敏感。然而,在静态顶空进样分析中,温度改变只影响分配系数,并不影响相比。对于给定的样品体系,相比是常数。当分配系数>>相比时,温度影响非常明显。当分配系数<<相比时,温度升高使分配系数减小,但分配系数和相比的变化很小,顶空气体的浓度变化很小。

平衡温度应根据分析对象选择。实际工作中,一般在满足分析灵敏度的条件下选择较低的平衡温度。温度过高可能导致某些组分分解和氧化,使顶空气体的压力太高。顶空气体压力过高会对下一步加压提出更高要求,可能引起系统漏气。

静态顶空进样分析中必须保证温度重现。除了平衡温度,取样管、定量环以及与气相色谱仪的连接管路都要严格控制温度,这些温度一般要高于平衡温度,以避免样品的吸附和冷凝。

四、平衡时间:

平衡时间一般比分析时间长,分析周期主要由平衡时间决定,缩短平衡时间是提高静态顶空气相色谱分析速度的关键。平衡时间本质上取决于待测组分分子从样品基质到气相的扩散速度。扩散速度越快,扩散系数越大,所需平衡时间越短。

1、平衡时间的确定:

由于样品性质千差万别,平衡时间很难预测,一般通过实验来测定。在510个顶空样品瓶中装上同一样品,每个顶空样品瓶采用不同的平衡时间,然后进行气相色谱分析,用待测物的峰面积对平衡时间作图,可确定所需平衡时间。

平衡时间一般不小于30min,以保证样品溶液的气液或气固两相有足够的时间达到平衡。平衡时间也不宜过长,一般不超过60min,否则可能使顶空样品瓶的气密性变差,导致定量准确性降低。

2、缩短平衡时间的方法:

1)提高温度:

分子扩散系数与分子尺寸、介质粘度和温度有关。温度越高,粘度越低,扩散系数越大,提高温度可缩短平衡时间。

2)减少样品体积:

气体样品或可全部转化为气体的液体样品所需平衡时间短些。液体样品的平衡时间除了与样品性质和温度有关,还与样品体积有关。样品体积越大,所需平衡时间越长。而样品体积又与分析灵敏度要求有关。对于分配系数小的组分,加大样品体积可大大提高分析灵敏度,但所需平衡时间增加。对于分配系数大的组分,加大样品体积对提高分析灵敏度甚微,可用小的样品体积来达到缩短平衡时间的目的。

3)采用重叠平衡:

自动顶空进样器具有此功能,可预设时间程序进行自动分析。

4)搅拌:

实验表明,对于分配系数小的样品,搅拌可使平衡时间缩短一半以上。但对于分配系数大的样品,影响小的多。

固体样品所需平衡时间长,除了提高温度可缩短平衡时间,减小固体颗粒尺寸和增大比表面可有效缩短平衡时间。将固体样品溶解在适当的溶剂中或用溶剂浸润固体样品,也可缩短平衡时间。

五、顶空样品瓶:

顶空样品瓶大多采用硼硅玻璃材质,其惰性能满足绝大部分样品的分析。

1、顶空样品瓶的要求:

1)体积准确。

2)能承受一定压力。

3)密封性能良好。

4)对样品无吸附作用等。

2、顶空样品瓶真实体积的确定:

定量分析时要涉及到相比的准确值,这就要知道顶空样品瓶的准确体积。简单方法是先用天平称量空瓶重量,然后充满水再称量,根据水在称量温度下的密度,可计算出顶空样品瓶的准确体积。对同一批顶空样品瓶,可准确测定其中5个的真实体积,用其平均体积作为该批顶空样品瓶的真实体积。

3、顶空样品瓶的选用:

顶空样品瓶的体积有522mL多种。

1)根据气相色谱分析要求而定。

2)根据样品情况而定。液体样品多用10mL左右的顶空样品瓶,因为分析灵敏度取决于待测组分在顶空气体中的浓度,而不是样品量。固体样品因为样品本身的体积大,要用大些的顶空样品瓶。

3)根据色谱柱要求而定。填充柱或毛细管柱分流进样时,进样体积一般为0.52mL,要用大体积顶空样品瓶。毛细管柱不分流进样时,进样体积一般不超过0.25mL,小体积的顶空样品瓶足以满足要求。

4、顶空样品瓶的清洗:

顶空样品瓶最好只用一次。若反复使用,一定要清洁干净。清洗方法是先用洗涤剂清洗,然后用蒸馏水清洗,再用纯甲醇冲洗,zui后置于烘箱中烘干。

六、密封盖:

顶空样品瓶的密封盖由金属盖和密封垫组成。

1、金属盖:

金属盖有可多次使用的螺旋盖和一次性使用的压盖。目前多采用一次性使用的铝质压盖。

2、密封垫:

密封垫主要采用硅橡胶、氟橡胶和丁基橡胶材质。

1)硅橡胶垫:耐高温性能好。

2)氟橡胶垫:惰性好。为防止密封垫对样品组分的吸附,目前多用聚四氟乙烯密封垫。

3)丁基橡胶垫:价格低。

密封垫在刺穿一次后可能会漏气而失去保护作用。在制备样品时,要将样品全部加入顶空样品瓶后再密封。需要从一个顶空样品瓶多次进样时,最好连续进行,不要把扎穿过密封垫的顶空样品瓶放置一段时间后再用。


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