在应用气相色谱仪对气体进行分析时,由于进样操作不当所引起的定性、定量误差是色谱分析的主要原因之一。色谱仪进样系统的原理、结构、精密度、进样时的温度、进样量、进样速度、进样用的工具等都会对分析结果的重复性和准确性产生直接影响,有些不当的操作甚至对分析结果准确性是致命的。
实际分析仪器工作中,根据样品的气、液、固状态不同,分析目的和要求不同,会选用不同的进样系统,如常压气体样品就有六通阀进样和注射针筒进样两种进样方式。常压气体样品采用医用注射器(1mL~5mL~10mL)通过隔样垫注射进样,虽然其比较简单、灵活,但是由于通常的GC气相色谱仪系统柱前压高于环境大气压力,容易造成样品反冲和渗漏,定量误差大,重复性较差,RSD通常大于2.5%,这种进样方法对操作者有较高的熟练技术要求。
采用手动(气动、电动)六通阀定量(容)管进样,不但进样量准确而且进样迅速,避免人为因素的干扰,其分析结果准确,重现性可小于0.5%,即便环境温度、压力变化或不同,校正起来也很容易。另外,平面六通阀进样还可以直接用于高压气体连接直接进样。
气相色谱仪分析中,要求液体样品的进样量较少,而且进样需要准确、快速,并有较高的重现性。但在日常的气相色谱仪分析中,特别是对于毛细管气相色谱仪来说,液体样品的进样常常会有一些问题产生。只有使用高效、可靠的进样系统才能解决这些问题。通常使用的液态样品进样技术有四种:分流进样、不分流进样、柱头进样、程序升温进样。下面将主要介绍这几种进样方式在分析液态样品中的应用。
分流进样。
分流进样,先将液体样品注入气相色谱仪进样器的加热室中,加热室迅速升温使样品瞬间蒸发;在大流速的载气的吹扫下,样品与载气迅速混合,混合气通过分流口时大部分的混合气体被排出而少量的混合气体进入色谱,进行分析。分流有两个目的:一是减少载气中样品的含量使其符合毛细管色谱进样量的要求;二是可以使样品以较窄的带宽进入色谱柱。但这种进样方式只有1-5%的样品可以进入色谱柱,不适合样品中痕量组分的分析。当使用火焰离子化检测器(FID)时,分析的检测限约为50ppm(w/w)。在进样过程中,进样针将样品注入加热室时,部分挥发性组分会损失掉,所以这种进样方式的分析重现性不高。分流模式进样适合分析挥发性物质,在定量分析时待测化合物的沸点要求低于n-C20的沸点。分流模式进样不适合分析热不稳定性物质。因为在加热室中常常会发生待测物质的分解反应,尤其是使用玻璃纤维填料的衬管时。虽然分流进样方式有许多弊端,但是由于它操作简便、适应性强,仍然是分析工作中最常使用的进样方式之一。
不分流进样。
不分流式进样和分流式进样需要的气相色谱仪设备相似。样品在导入加热的衬管后迅速蒸发,这时关闭分流管将样品导入色谱柱中。在20-60秒后开启分流阀将加热的衬管中的微量蒸汽排出。待测组分在较低的柱温下由于溶剂效应在色谱柱顶端再次富集,使样品以较窄的带宽进行分离。理想的再富集是溶质组分在色谱柱入口形成一层液膜。这种效果可以通过使用弱极性溶液作为溶剂来实现。对于极性较强的溶剂如甲醇,只能小体积进样(<2μl)。如果进样体积较大,样品的峰形就会失真。类似的情况在分流进样模式中也会发生。因为样品需要在加热室中放置更长的时间,所以不分流进样模式的热分解效应比分流进样模式更明显。与分流进样模式相比不分流进样更适于用对痕量组分的分析。
柱头进样。
气相色谱仪柱头进样是将液体样品在不加热的状态下直接注入毛细管色谱柱内,中间不经过蒸发过程。在程序升温的过程中溶质的蒸汽压不断升高,这时开始分析。由于初始温度低于溶剂的沸点,避免了热歧视效应。对于挥发性组分,柱头进样方式和不分流进样方式都采用溶剂效应对溶质实现再富集。通过在柱头连接一段短的拦截预柱避免了色谱柱溢流造成的液体样品谱带展宽。柱头进样能将分析样品全部导入色谱柱中,这种技术适合于检测样品中的痕量组分和热不稳定性物质。柱头进样的种种特性明显优于分流进样和不分流进样方式。尽管柱头进样有如此多的优点但是由于技术和操作的特殊性这种进样方式还不能广泛应用于日常的分析工作中。
当气相色谱仪的FID喷嘴和检测器中出现少量沉积物时,对它进行仔细的清洗相比更换新的来说无疑是更好的选择。
当气相色谱仪FID玷污不太严重时,可不必卸下清洗,此时只需要将色谱柱取下,用一根管子将进样口与检测器连接起来,然后通载气将检测器恒温箱升至120℃以上。再从进样口中注入20μL左右的蒸馏水,接下来再用几十微升乙醇或氟利昂113溶剂进行清洗。
但是如果玷污比较严重,必须要拆下检测器进行清洗。具体方法如下所示:
首先拆下收集极、极化极、喷嘴等,若喷嘴是石英材料制成的,应先将其放在水中进行浸泡过夜;若喷嘴是不锈钢等材料做成,则可与电极等一起,先小心的用300号~400号细砂纸打磨,用专用的清洗细金属丝从喷嘴顶部穿入,重复插入拉出数次,直到金属丝可以光滑移动。然后再用适当溶剂进行浸泡。
除此之外,也可用超声波清洗器清洗,最后用色谱级甲醇清洗,放置于供箱中烘干。
最后,特别要注意的是清洗后的气相色谱仪各部件,一定要用镊子取,勿用手摸。烘干后装配时也一定要小心谨慎,否则很可能会再度玷污。