如何理解氣相色譜的不分流進(jìn)樣
在解釋這些問題之前,首先從毛細(xì)柱進(jìn)樣口的結(jié)構(gòu)談起。
1 毛細(xì)柱進(jìn)樣口的基本結(jié)構(gòu)
對于毛細(xì)柱進(jìn)樣口,其主要包括三部分氣體流量控制:載氣流量、分流流量和隔墊吹掃流量。
載氣的作用是以一定的流速將氣體樣品或經(jīng)氣化后的樣品帶入色譜柱進(jìn)行分離;分流的作用是將氣化后的樣品按照一定比例排出進(jìn)樣口;隔墊吹掃的作用主要是消除進(jìn)樣時(shí)可能帶入的雜質(zhì)和消除進(jìn)樣口密封墊在高溫時(shí)釋放出的雜質(zhì)。一般而言,載氣、分流和隔墊吹掃的相對位置為:隔墊吹掃在最上方,載氣在中間,分流管路在最下方。
2 毛細(xì)柱進(jìn)樣口的分流模式
對于毛細(xì)柱進(jìn)樣口,分流進(jìn)樣模式是其基本功能。對于分流進(jìn)樣模式,在進(jìn)樣期間,液體樣品進(jìn)入進(jìn)樣口后迅速氣化。在載氣的推動(dòng)下,少量樣品進(jìn)入色譜柱,大部分樣品從分流出口排出。進(jìn)入色譜柱的樣品和分流出口排出的樣品的比例可以通過調(diào)節(jié)色譜柱流量和分流流量的比例來控制。一般將分流流量和色譜柱流量的比稱之為分流比。下圖為實(shí)現(xiàn)毛細(xì)柱進(jìn)樣口分流功能部件的示意圖及實(shí)例圖:
分流進(jìn)樣主要用于高濃度樣品分析,大部分樣品從分流出口排出。它也用于不能稀釋的樣品。
對于分流進(jìn)樣模式,其流量的關(guān)鍵點(diǎn)是:在儀器正常工作的任何時(shí)刻,包括進(jìn)樣前、進(jìn)樣瞬間和進(jìn)樣后任意時(shí)刻,分流調(diào)節(jié)閥保持開啟,且分流比保持不變。
說明:
1)本段描述不考慮存在“載氣節(jié)省”特殊功能的情況;
2)本段描述強(qiáng)調(diào)分流比保持不變,而不是分流流量或柱流量保持不變。如果儀器進(jìn)樣口采用恒定流量控制模式,那么柱流量、分流流量和分流比均保持不變;如果儀器進(jìn)樣口采用恒定壓力(柱前壓)控制模式,在進(jìn)行程序升溫的分析中,柱流量和分流流量會(huì)隨柱箱溫度的升高而改變,但是分流比(分流流量/柱流量)不會(huì)改變。
3 毛細(xì)柱進(jìn)樣口的不分流模式
對于當(dāng)前的多數(shù)儀器廠家而言,其氣相色譜儀器均可以實(shí)現(xiàn)毛細(xì)柱進(jìn)樣口的不分流進(jìn)樣(也稱之為無分流進(jìn)樣),能夠進(jìn)行分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣兩種模式的毛細(xì)柱進(jìn)樣口也被稱之為分流/不分流進(jìn)樣口。不同廠家實(shí)現(xiàn)不分流進(jìn)樣模式的氣路控制方式略有不同,具體可以參見公眾號往期文章,點(diǎn)擊鏈接查看詳細(xì)內(nèi)容:第28篇 毛細(xì)柱進(jìn)樣口的分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣。
3.1 字面意義的不分流進(jìn)樣
從不分流進(jìn)樣的字面意義上來講,不分流進(jìn)樣指的是將毛細(xì)柱進(jìn)樣口的分流出口(分流調(diào)節(jié)閥)在整個(gè)分析過程中*關(guān)閉,讓樣品全部進(jìn)入色譜柱;此種情況下,樣品*進(jìn)入色譜柱,靈敏度較高并且可以消除分流歧視現(xiàn)象(分流歧視:指假設(shè)設(shè)置分流比10:1,但是由于進(jìn)樣口設(shè)計(jì)原因和樣品性質(zhì),導(dǎo)致實(shí)際組分的分流狀況并不*是10:1,且不同組分有所不同)。
該種字面意義上的不分流進(jìn)樣會(huì)帶來一些問題,主要是樣品初始譜帶較寬(樣品汽化后的體積相對于載氣流速較大)。由于樣品中的絕大多數(shù)都是溶劑,氣化后會(huì)充滿整個(gè)毛細(xì)柱進(jìn)樣口內(nèi)部的襯管,不可能瞬間進(jìn)入色譜柱,會(huì)導(dǎo)致溶劑峰嚴(yán)重拖尾,影響溶劑峰之后臨近的組分。分流進(jìn)樣由于將樣品按照一定比例分流,會(huì)大大改觀此種現(xiàn)象。
目前字面意義的不分流進(jìn)樣一般稱之為*不分流進(jìn)樣或者直接進(jìn)樣。
3.2 不分流進(jìn)樣的改進(jìn)-瞬間不分流進(jìn)樣
為了避免上述拖尾情況,目前的多數(shù)文獻(xiàn)所稱的不分流進(jìn)樣指的是瞬間不分流進(jìn)樣。其工作過程是:
1)在進(jìn)樣開始時(shí),毛細(xì)柱進(jìn)樣口的分流出口(分流調(diào)節(jié)閥)*關(guān)閉;
2)液體樣品進(jìn)入進(jìn)樣口后迅速氣化,由于此時(shí)保持分流出口關(guān)閉,絕大部分的樣品進(jìn)入色譜柱;
3)在進(jìn)樣后的指定時(shí)間,分流出口(分流調(diào)節(jié)閥)打開,此時(shí)從分流出口吹出襯管中剩余的樣品(絕大部分是溶劑,少量的樣品組份);
4)分流狀態(tài)(即:分流出口(分流調(diào)節(jié)閥)打開)保持到分析過程結(jié)束;
5)分析過程結(jié)束之后,分流狀態(tài)(即:分流出口(分流調(diào)節(jié)閥)打開)可繼續(xù)保持到下一次進(jìn)樣開始。
上述在進(jìn)樣后的指定時(shí)間打開分流閥,該時(shí)間長度一般在30s-80s之間,文獻(xiàn)報(bào)道多采用0.75min,通??梢员WC95%以上的樣品進(jìn)入色譜柱;該時(shí)間長度也可以同時(shí)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)化。
打開分流調(diào)節(jié)閥的時(shí)間長度一般稱之為吹掃時(shí)間(安捷倫科技)或者進(jìn)樣時(shí)間(島津);打開分流調(diào)節(jié)閥之后分流出口的流量一般稱之為吹掃流量或者分流流量(或者通過分流比描述)。
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