一、氣相色譜儀分流歧視的概念
分流歧視,是指在一定分流比條件下,不同樣品組分的實(shí)際分流比與原來設(shè)定(或測(cè)定)的分流比是不同的,這就會(huì)造成進(jìn)入色譜柱的樣品組成與原來的樣品組成有差異,從而影響定量分析的準(zhǔn)確度。在分流進(jìn)樣中,常常存在分流歧視。
二、影響分流歧視的主要原因
a.樣品組分的不均勻汽化,以及汽化后的汽化狀態(tài)差異。
即由于樣品中各組分的極性、沸點(diǎn)不同,因而汽化速度不同。由于汽化室里的樣品隨載氣流動(dòng),且樣品從汽化室進(jìn)入色譜柱的時(shí)間很短(以秒計(jì)),汽化速度不同,除了導(dǎo)致不同樣品組分進(jìn)入色譜柱時(shí)間不同外,不同組分進(jìn)入色譜柱的汽化狀態(tài)可能不完全一樣?疾煜鄬(duì)汽化快的組分與汽化慢的組分在分流口位置的組分濃度,汽化快的樣品組分濃度相對(duì)偏。磺乙话惴至髁髁窟h(yuǎn)大于進(jìn)入柱內(nèi)流量,汽化慢、汽化不太完全的組分,可能多從分流口流掉。
b.不同樣品組分在載氣中的擴(kuò)散速度不同。
汽化溫度的設(shè)置,襯管的選擇,樣品組分的分子大小不同、極性差異、粘度不同,以及樣品汽化時(shí)的蒸汽膨脹因子差異,都影響擴(kuò)散速度。在合適的汽化溫度和襯管結(jié)構(gòu)時(shí)前提下,分子體積小、粘度小、蒸汽膨脹因子大的組分,擴(kuò)散速度較快。擴(kuò)散慢的組分比擴(kuò)散快的組分,在分流口位置的濃度大,可能多從分流口分掉。
c.分流比的大小,也影響分流歧視。
不分流,就沒有分流歧視;對(duì)于同樣的樣品,分流越大,越有可能造成分流歧視。
三、如何消減分流歧視
有分流,就有分流歧視。應(yīng)控制影響分流歧視的這些因素,以減少分流歧視對(duì)分離測(cè)定的影響。
① 為減少樣品組分的不均勻汽化和汽化后的汽化狀態(tài)差異,對(duì)分離測(cè)定的影響,可選擇較高的汽化溫度。
② 為減少不同樣品組分在載氣中的擴(kuò)散速度不同對(duì)分離測(cè)定的影響,除了汽化溫度的設(shè)置外,要選擇結(jié)構(gòu)適合分流的襯管。
③ 為減少分流比大小對(duì)分離測(cè)定的影響,在樣品濃度和柱容量允許的前提下,盡力選擇小點(diǎn)的分流比。
針對(duì)具體的樣品對(duì)象,在汽化溫度合適、襯管結(jié)構(gòu)合理的前提下,可以按如下原則確定:
如某樣品,當(dāng)重點(diǎn)考察的樣品組分,一般大分子、高粘度、蒸汽膨脹因子小,因而擴(kuò)散速度較慢,易多分流掉。如果該樣品組分含量低,分流歧視對(duì)分離的出峰情況和定量結(jié)果影響很大,宜選擇較小的分流比。具體實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康,綜合考慮這些影響因素。
具體工作時(shí),一般先分析樣品的性質(zhì),初設(shè)條件,再通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,選擇能減少分流歧視的條件。如不了解樣品的性質(zhì),可先選稍大點(diǎn)的分流比測(cè)定,再實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。
四、案例分析
以苯作內(nèi)標(biāo)物,用氣相色譜法測(cè)定混合物中正己烷和甲苯的含量。色譜條件:毛細(xì)管柱SE-30(30m ×0.25mm×0.32μm);柱溫,40℃保持5分鐘,15℃每分鐘升到170℃,保持1分鐘;氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)溫度260℃;分流進(jìn)樣量為0.4μL。色譜圖見圖1。
為考察分流比和汽化室溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,調(diào)節(jié)分流比,分別為25.27:1 、28.87:1、44.78:1、61.8:1、76.92:1、92.88:1、113:1、127.1:1、146.3:1,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2和圖3。在分流比為61.8:1時(shí),考察汽化溫度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響,見圖4。
甲苯對(duì)苯的相對(duì)定量校正因子:190℃時(shí),1.0955;220℃,1.1392;250℃,1.0949
由圖2、圖3、圖4、圖5可以得出如下結(jié)論:
①分流比過低(<1/30)或過高(>1/120)時(shí),分流歧視加劇,低沸點(diǎn)組分正己烷的正誤差、較高沸點(diǎn)組分甲苯的負(fù)誤差急劇增加。當(dāng)分流比為1/30-1/80時(shí)正負(fù)誤差都達(dá)最小值,此時(shí)的分流歧視最小,即有一個(gè)最佳分流比在77附近。
②進(jìn)樣溫度的變化對(duì)分析結(jié)果也有影響。分流比在1/30-1/80范圍內(nèi),如61.80:1時(shí),隨著進(jìn)樣口溫度的升高(190-250℃),低沸點(diǎn)組分正己烷正誤差減小,較高沸點(diǎn)組分甲苯的負(fù)誤差減小后增加。所以,本實(shí)驗(yàn)選擇的汽化溫度為220℃。
③影響分流歧視的因素,除了分流比大小、汽化溫度等,還與樣品的性質(zhì)有關(guān)。正己烷沸點(diǎn)68.74℃,甲苯沸點(diǎn)110.6℃;同樣色譜條件下甲苯完全汽化后的蒸汽體積約是正己烷的兩倍,參考表2.2;與甲苯相比較,正己烷分子體積小,粘度小。同樣的色譜條件下,正己烷和甲苯的分流歧視不一樣。
④比較分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣對(duì)定量結(jié)果的影響,分流進(jìn)樣有分流歧視帶來的影響。問題8的表1.6,汽化溫度從120℃升到170℃,鄰二甲苯對(duì)苯的相對(duì)定量校正隨著汽化溫度的升高,先增大后減;圖2.10,汽化溫度從190℃升到250℃,甲苯對(duì)苯的相對(duì)定量校正因子同樣是先增大后減小。但是前者的變化幅度,遠(yuǎn)小于后者。
因此,要減小分流歧視對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響,選擇合適的汽化溫度,還需要選擇合適的分流比。首先選擇一個(gè)分流比中間區(qū)域范圍,如1/30-1/80進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再根據(jù)所測(cè)定樣品組分的性質(zhì),縮小范圍,通過實(shí)驗(yàn)來選擇的分流比的大小和汽化溫度。同一樣品中,不同樣品組分的最佳分流比不一定相同;同時(shí)測(cè)定不同性質(zhì)的組分,最后取一個(gè)都能相對(duì)較好的分流比和汽化溫度等來進(jìn)行測(cè)定。
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