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气相色谱分离条件的选择

发布时间:2015-08-11 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1544

气相色谱分离条件的选择是为了提高组分间的分离选择性,提高柱效,使分离峰的个数尽量多,分析时间尽可能短,从而充分满足分离要求。

固定液及其含量的选择

1.固定液选择的一般规律

一般可按“相似相溶”的原则来选择固定液。下列选择固定液的一般规律,具有参考价值。分离非极性化合物,一般选用非极性固定液,此时非极性固定液与试样间的作用力为色散力,被分离组分按沸点从低到高顺序流出;中等极性化合物,一般选用中等极性固定液,此时,固定液与试样间的作用力主要为诱导力和色散力,在这种情况下,组分基本按沸点从低到高先后流出,若沸点相近的极性和非极性化合物,一般非极性组分就先流出;强极性化合物,一般选用强极性固定液,固定液与组分之间主要是静电力(定向力)作用力,一般按极性从小到大的顺序流出;能形成氢键的化合物,一般选用极性或氢键型固定液,按试样组分与固定液分子形成氢键的能力从小到大地先后流出,不能形成氢键的组分最先流出;具有酸性或碱性的极性物质,可选用强极性固定液并加酸性或碱性添加剂;分离复杂的组分,可采用两种或两种以上的混合固定液。

2.根据固定液选择性常数选择固定液

固定液选择性常数(Rohrschneider或McReynolds)能较好地反映固定液对不同类型化合物的分离选择性。

固定液选择性常数表可用于指导按组分和固定液之间的作用力来选择合适的固定液。如果在常数表中,选择性类似的固定液有几种,就应选择其中热稳定性好的固定液。

3.固定液含量

以固定液与载体的质量比表示固定液的含量,它决定固定液的液膜厚度df,影响传质速率。同时固定液含量的选择与分离组分的极性、沸点以及固定液的性质有关。低沸点试样多采用高液载比(或液担比)的柱子,一般为20%一30%;高沸点试样则多采用低液载比柱,一般为1%-10%。

载体及其粒度的选择

若试样相对分子质量大、沸点高、极性大、使用的固定液量少,大都选用白色载体;试样的相对分子质量小、沸点低、非极性、固定液的用量多,则应选用红色载体;对于那些具有强极性、热和化学不稳定的化合物。可用玻璃载体。一般载体的粒度以柱径1/20-1/25为宜。当柱内径为3-4mm的填充柱,可选用60-80目或80-100目载体。

三 柱长和内径的选择

填充柱的柱长一般为1-5m,毛细管柱的柱长一般为20-50m。柱内径增大可增加柱容量、有效分离的试样量增加。但径向扩散路径也会随之增加,导致柱效下降。内径小有利于提高柱效,但渗透性会随之下降,影响分析速度。对于一般的分析分离来说,填充柱内径为3-6mm,毛细管柱内径为0.2-0.5mm左右。

四 气相色谱操作条件选择

根据色谱速率理论,对色谱操作条件优化是进行各种分析的重要步骤。

1.载气及载气线速度的选择

气相色谱常用氢气、氮气、氦气、氩气等作载气。载气的选择首先要适应所用的检测器的特点。例如,使用热导检测器时,为了提高检测器的灵敏度,选用热导系数大的氢气或氦气作载气,电子捕获检测器常用99.99%的高纯氮气或氩气作载气。氢火焰离子化检测器用相对分子质量大的氮气作载气乡稳定性高,线性范围广。其次,要考虑载气对柱效和分析速度的影响,载气的扩散系数Dm与其相对分子质量的平方根成反比。用低相对分子质量的H2和He作载气有较大的扩散系数,它的黏度小,也有利于提高载气线速,加快分析速度。然而,不同种类的流动相的H-u曲线具有不同程度的差异,用H2和He作载气时最佳线速、最小板高都比用相对分子质量大的N2时为大。

载气线速也是气相色谱操作的一个重要影响因素,见18.3.3.5讨论。当载气线速低时,一般应选用扩散系数小即相对分子质量大的氮气、氩气作载气,降低组分在载气中的扩散。载气线速较高时,选用扩散系数大、相对分子质量较小的氢气、氦气作载气,可提高气相传质速率。实际上,为加快分析速度很少选用最佳线速,而是采用稍高于最佳线速的载气线速。

2.温度的选择

气相色谱中温度的选择包括三个部分:气化室温度、检测器温度与柱温。三者中的柱温是影响色谱分离效能和分析时间的一个最重要操作参数。柱温提高、扩散系数Dm和Ds增大,有利于改善传质,提高柱效。但是,增加柱温会使纵向扩散加剧,导致柱效下降。同时,提高柱温,一般相对保留值降低,分离选择性下降。因此,柱温的选择要兼顾热力学和动力学因素对分离度的影响;兼顾分离和分析速度等多方面的因素。根据实际情况选定柱温。一般情况下的柱温选择,首先需要考虑的是固定液的最高使用温度。为了避免固定液的流失,采用的柱温需要低于固定液的最高使用温度(低于30-50℃)。使用毛细管柱上限温度应比填充柱低,最好比其固定液的最高使用温度低50-70℃。某些固定液有最低操作温度即凝固点温度,一般操作温度就应选择在凝固点温度以上。

宽沸程的试样,可采用程序升温,即在一个分析周期内,以一定的升温速率使柱温由低到高随时间成线性和非线性增加,使混合物中各组分能在最佳温度下洗出色谱柱,达到用最短时间获得最佳的分离效果。气化室的温度选择取决于试样的沸点范围、化学稳定性以及进样量等因素。气化室温度一般选择在试样的沸点或高于柱温50-100C,用以保证试样快速而且完全气化。

检测器的温度一般均应高于柱温,以防止污染或出现异常响应。

3.进样量

进样量的大小对柱效、色谱峰高、峰面积均有一定影响。进样量过大会引起色谱柱超负荷、柱效下降、峰形扩张、保留时间改变。另外,由于检测器超负荷会出现畸形峰。一般,对于填充柱,液体试样的进样量0.1-10μL,气体试样进样量控制在0.1-10mL之间。

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