五、衬管:
1、衬管作用:
(1)防止隔垫碎片和不挥发性样品组分进入色谱柱,保护色谱柱不被污染。
(2)玻璃衬管比不锈钢衬管活性小,可减少对样品的催化分解,基本消除活性对定性和定量分析的影响。
(3)不同的进样方法选择不同结构、形状和规格的衬管,可提高气化效率,大大减小样品气化过程中的样品歧视。
2、衬管设计要求:
(1)尽量减小进样时样品与金属表面的接触。
(2)有不同结构和容积的衬管供选用,以适应不同进样技术的要求。
(3)衬管内壁要进行去活处理。
(4)不会对载气流动造成不良影响。
(5)更换清洗方便。
3、衬管材质:
目前有石英玻璃和硬质(高温)玻璃两种。
4、衬管形状:
(1)毛细管柱分流进样的衬管一般不用直通式,衬管内有缩径结构、烧结玻璃粉、玻璃棉或石英玻璃棉等。这主要是为了增大与样品接触的表面积,加快气化速度,减小分流歧视。同时能防止不挥发性组分和机械杂质进入色谱柱,保护色谱柱不被污染。
(2)毛细管柱不分流进样的衬管zui好采用直通式。这主要是为了使样品在气化室中尽可能少稀释,减小初始谱带宽度。衬管容积小些有利,一般为0.25~1mL。
(3)冷柱上进样不用衬管,采用保留间隙管。
(4)采用自动进样时,因进样速度快,样品挥发快,一般采用容积大的直通式衬管。
5、衬管容积:
衬管容积是影响定性和定量分析结果的重要参数之一,基本要求是衬管容积至少等于样品和溶剂气化后的体积。如果衬管容积太小,进样时柱前压会突然升高,引起样品倒灌。如果衬管容积太大,会使样品初始谱带展宽,产生柱外效应。
常用样品溶剂气化膨胀后的体积:
条件:进样体积1μL,气化温度250℃,柱前压0.14 MPa
(1)异辛烷:110μL
(2)正己烷:140μL
(3)甲苯:170μL
(4)乙酸乙脂:185μL
(5)丙酮:245μL
(6)二氯甲烷:285μL
(7)二硫化碳:300μL
(8)乙氰:350μL
(9)甲醇:450μL
(10)水:1010μL
6、衬管填充物:
玻璃衬管中填充石英玻璃棉的目的是使样品混合物均匀,充分气化,防止不挥发性组分和机械杂质进入色谱柱。
(1)石英玻璃棉填充量:
1)分流进样衬管填充量较大,不分流进样和大口径毛细管柱直接进样约为分流进样的1/5,直接进样一般不用填充。
2)高吸附性样品如农药,少填会得到更好的分析效果。
3)样品中含有非挥发性化合物或某些特殊样品,减少或改变填充量可能分析效果更佳。
4)对于高气化热的溶剂如水,适当增加填充量会得到更好的分析效果。
5)石英玻璃棉填充应均匀,不宜太紧,也不宜太松。
(2)石英玻璃棉填充位置:
一般位于注射针尖下方1~2mm左右,太远太近都会使分析结果重复性差。
(3)衬管和石英玻璃棉的硅烷化:
虽然玻璃衬管的金属活性小,但其内表面仍有活性点,石英玻璃棉也存在活性点,对于某些样品特别是农药,为了减少吸附性和分解,需进行硅烷化处理。进样器在高温操作时,硅烷化处理的有效作用只有几天,应及时更换硅烷化衬管和石英玻璃棉,否则要重新硅烷化。
常用硅烷化方法是二甲基氯硅烷化。
1)衬管或石英玻璃棉用丙酮等清洗,凉干后在5%正己烷溶液中浸泡12h左右。
2)取出浸泡后的衬管或石英玻璃棉,立即用甲醇清洗2~3次,然后在甲醇中浸泡1h左右。
3)从甲醇中取出凉干后,与二甲基氯硅烷一起在干燥条件下保存。
7、衬管密封:
玻璃衬管常用密封材料是耐温硅橡胶和石墨。衬管上端的“O”形硅胶密封圈用一段时间后,会形成载气旁路(分流、柱流量),使峰忽大忽小,造成无法定量。因此,除保证衬管初装时的密封性外,还要及时检漏和更换。当进样口温度超过400℃时,zui好采用石墨密封圈。使用石墨密封圈时,密封圈尺寸规格要和衬管相匹配,否则极易漏气。
氟橡胶密封性比石墨好,但长期在高温下工作,容易漏气,寿命较短。
8、衬管清洗:
衬管使用一段时间后,衬管中的石墨垫粉末会附着溶剂,衬管中的石英玻璃棉会沾有隔垫碎片,需要进行清洗。清洗前一定先除去原有石英玻璃棉。清洗后应避免用手触摸,以防油脂污染。清洗方法主要有:
(1)用蘸有溶剂(视样品情况选用溶剂)的纱布擦洗衬管内壁,若衬管内壁污垢较多,将衬管有污垢部分浸入溶剂中数小时后,再反复擦洗直至干净。清洗后的衬管凉干后,填充石英玻璃棉,在250℃恒温箱中烘干。
(2)热酸氧化除污。
(3)在火焰中加热到500℃,除去有机残留物。
9、衬管引起的故障:
(1)样品歧视。
(2)样品可能分解。
(3)样品倒灌:
1)大体积进样时气化温度太高。
2)进样量太大。
3)衬管容积小。
(4)定量重复性差。
(5)峰形畸变。
(6)引起鬼峰。
10、使用注意事项:
(1)对于分流进样和大体积进样,进样量一般大于1μL或更大,衬管容积应大于800μL或更大。对于快速分析(100μm小直径柱)、顶空进样和热解析进样等,衬管容积应适当减小。
(2)更换衬管时,安装位置要重现。
(3)当峰出现拖尾、定量重复性变差或检测器灵敏度明显减小时,应及时更换去活衬管或对衬管进行再去活处理。
(4)对于“脏”样品,建议衬管每天更换一次。干净样品视情况而定。衬管一般可一个月更换一次。
(5)衬管内填石英玻璃棉不适合分析酚类、有机酸类、农药类、胺类、性极性化合物和热不稳定性化合物等。
(6)为防止注射针头进样时穿过石英玻璃棉,可在针头上装一个或几个隔垫。
(7)为防止在衬管中石英玻璃棉位置改变,一定要在柱前压降至零时更换隔垫和毛细管柱。
(8)衬管破碎后,应从柱箱内拆去毛细管柱、柱接头与气化室连接插件后,才能清除气化室中的衬管玻璃碎片。清除时玻璃碎片一定要清除干净,否则再装衬管时,密封面容易造成损伤而漏气。
(9)新样品分析前应考虑:
1)衬管规格和形状。
2)是否填充石英玻璃棉。
3)是否要硅烷化。
4)已安装好衬管要复查密封性。
5)衬管是否破碎。
6)石英玻璃棉位置是否已改变。
7)注射针插入深度。
8)衬管和石英玻璃棉是否更换或重新硅烷化等。
(10)衬管引起重复性差的主要原因:
1)石英玻璃棉填充不当。
2)硅烷化作用失效。
3)进样量大可能出现样品气化后倒灌。
4)填充的固体吸附剂或固定相不能正常发挥作用。
六、进样器死体积:
对于填充柱,进样器死体积可以忽略。
对于毛细管柱,进样器死体积对峰展宽的影响不能忽略,应尽量减小进样量,适当提高气化温度,增大载气流量和分流比(若灵敏度允许)。若仍不能满足要求,只能考虑各种聚焦(浓缩)技术,如程序升温、溶剂聚焦即毛细管柱不分流进样的柱溶剂效应和冷阱聚焦即用致冷剂实现低温(比样品沸点低150℃左右)浓缩。
七、液体微量注射器:
气相色谱仪分析中,液体微量注射器进样对定性和定量重现性影响因素是多方面的,如进样系统的设计原理、结构和材质、样品中的杂质浓度和组分的理化性质、进样条件(气化温度、载气流量、隔垫吹扫气流量、衬管和隔垫老化等)、注射器规格、结构和质量、正确使用和保养、进样技巧(注射器取样方法、注射针的插入深度和拔出时间)等。
1、进样前考虑:
(1)进样速度:
进样速度依赖于样品类型、色谱柱类型、加热方式、气化室结构、载气流量、衬管类型和分析要求等。若组分的挥发性大或峰宽小,注射速度应尽量快。如果注射时间超过峰宽,峰将加宽、拖尾和分离变差。若组分沸点高或保留时间长,进样速度显得不太重要。
(2)注射针插入深度:
进样器结构不同,注射针插入深度不同。
冷柱上进样时针尖必须插到柱头,一般气化室针尖必须插到有效加热区或衬管的内填充物上方1~2mm处,才有利于样品的瞬时气化和以“塞子”进入色谱柱。每次插入深度应相同。
(3)隔垫松紧:
隔垫过紧有利于密封但进样困难,不易重复,隔垫寿命短。实际操作时,应根据柱前压大小适当调节松紧,以保证拨针不漏气为准。实验表明,某些情况下注入样品后在进样口停留几秒,有利于隔垫较松时进样的重复性。