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气相色谱法分析气化室

发布时间:2018-04-29 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:3283

气化室的作用是将液体样品瞬间气化为蒸气。气化室实际上是一个加热器。

气相色谱分析时,对气化室的要求很高。首先为了使样品瞬间气化,气化室的热容量要大,通常采用金属块作加热体。其次载气在进入气化室与样品接触之前应当预热,以使载气温度和气化室温度相接近,为此可将载气管路沿着加热的气化器金属块绕成螺管,或在金属块内钻有足够长的载气通路,使载气能得到充分的预热。最后气化室的内径和总体积应尽可能小,以防止样品扩散并减小死体积,此时用注射器针头可直接将样品注入热区。另外载气进入气化室后,要从气化室的前部将气化了的样品迅速带入色谱柱,避免样品反转入冷区而引起色谱峰的扩张。

正确选择液体样品的气化温度是获得对称色谱峰形的条件之一,尤其对高沸点样品和受热易分解样品,要求在气化温度下,样品能瞬间气化而不分解。为防止样品与气化室金属内壁接触产生吸附或催化分解反应,应在气化室内部插入一个由硬质玻璃或石英制作的衬管,以保证气化室内壁有足够的惰性。

一般仪器的气化室加热温度可从室温升至350~400℃,对高档仪器气化室还具有程序升温功能。

此外由于使用硅橡胶材料制作的进样隔垫在气化室高温作用下,会使其含有的残留溶剂或低聚物挥发,或使硅橡胶发生部分降解,因此它们被载气带入色谱柱就会出现来历不明的“鬼峰”(非样品峰)而影响分析结果。现在生产的气相色谱仪都配备了隔垫吹扫装置,即在进样隔垫和玻璃内衬管之间增加了一个有一定阻力的放空毛细管,当载气进入气化室后,先经过加热块预热,然后大部分载气进入内衬管将气化样品带入色谱柱,同时也有部分载气(约2mL/min)向上流动,并从隔垫下方吹扫过去,而从放空毛细管将隔垫排出的可挥发物吹扫出气化室,此时样品是在玻璃衬管内气化,而不会随隔垫吹扫气流失。图8-13显示的是填充柱进样口的结构和隔垫吹扫过程。

在气化室内衬管轴线上不同位置的温度分布是不均匀的,图8-14

为气化室温度分布示意图,当设定气化室温度为350℃时,从进样隔垫至色谱柱接头处的温度变化呈现出两端处较低,内衬管的中间部分温度最接近350℃。进样隔垫处的温度远低于设定气化温度,可防止硅橡胶隔垫的快速老化。由于内衬管中间部分温度最高,因此进样时微升注射器要插到底,使针头到达内衬管中部温度最高处,使样品快速气化。此处最好塞有一些经硅烷化处理的玻璃毛,以加速样品气化。在柱接头处的温度也低于气化室设定温度,但与柱箱的设定温度相关,并随柱箱温度的升高而升高。

当使用开口管柱(俗称毛细管柱)时,由于柱内壁涂渍或键合的固定相的量很少,柱容量低,为防止对样品超载,必须使用专门制作的分流进样器,其结构如图8-15所示。

图8-13填充柱进样口结构及隔垫吹扫原理示意图
1-固定隔垫的螺母;2-隔垫;3-隔垫吹扫装置;4-隔垫吹扫气出口;5-气化室;6-加热块;7-玻璃衬管;8-石英玻璃毛;9-载气入口;10-柱连接件固定螺母;11-色谱柱固定螺母;12-色谱柱;13-3的放大图

图8-14气化室温度(设定为350℃)分布示意图
1-柱箱温度为35℃;2-柱箱温度为150℃;3-柱箱温度为300℃

当样品注入分流进样器以后,仅有极少部分的(微量)样品(占进样量的10%~1%)进入毛细管柱,其余绝大部分样品随载气由分流气体出口逸出放空。在分流进样时,进入毛细管柱内的载气流量与放空的载气流量之比称为分流比。分析时使用的分流比范围为(1:10)~(1:100)。这样可避免毛细管柱的超载,以保持高柱效。随毛细管气相色谱技术的迅速发展,现在除使用分流进样外,还使用不分流进样、冷柱头进样、程序升温气化进样等技术。但这些方法必须配备专用的气化室,欲了解详情可参阅气相色谱法实验技术部分。

图8-15分流进样器
1-进样口;2-螺母;3-进样器主体;4-电热丝;5-保温材料;6-硅橡胶垫;7-金属垫片;8-玻璃内衬管;9-玻璃微球;10-毛细管柱;11-载气入口;12-分流气体出口

正确地选择液体样品的气化温度十分重要,尤其对高沸点和易分解的样品,要求在气化温度下,样品能瞬间气化而不分解。气化温度的选择与样品的沸点、进样量和鉴定器的灵敏度有关。气化温度并不一定要高于被分离物质的沸点,但应比柱温高50~100℃。

控制气化室温度,常用两种方法加热。一种是用自耦变压器控制绕在气化室金属块(或玻璃管)上电流丝两端的电压,这种方式控温精细并能延长电热丝使用时间。另一种是用电热丝串、并联的方法控制加热电流的大小,这种方法温度变化较大。

气化室的温度可使用温度计或热电偶(镍铬-考铜)测量,通过测温毫伏计指示出气化室温度(注意测温毫伏计上指示的温度加上室温才是气化室的真实温度)。现在许多气相色谱仪已广泛使用数字显示式温度指示装置。

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