如何設(shè)置和優(yōu)化氣相色譜儀的升溫條件
溫度是影響氣相色譜分離度的重要參數(shù)之一,在詳細(xì)講解之前,我們先來(lái)看一下分離度方程:
左邊的Rs代表分離度,右邊的N代表柱效,α代表選擇性,K代表選擇因子。
保留因子
對(duì)于化合物保留,一般來(lái)說(shuō),溫度降低,保留增強(qiáng),溫度升高,保留變?nèi)酢?/p>
柱溫每上升30度,保留時(shí)間降低50%。
選擇性
對(duì)于選擇性α,降低溫度,可以優(yōu)化分離度。
柱效
另外,溫度還在一定程度上影響到柱效,溫度升高時(shí),出峰變快,峰展寬變小,柱效也就升高。
氣相色譜方法又分為恒溫方法和程序升溫方法。
恒溫方法
在恒溫方法中,色譜柱的溫度保持不變。
它對(duì)于沸點(diǎn)差異不大,保留性質(zhì)差不多的化合物組比較有效。
但是,當(dāng)要分析的物質(zhì)保留性質(zhì)差異較大時(shí),較晚出的色譜峰就會(huì)出現(xiàn)峰展寬、峰型變差、靈敏度降低等各種問(wèn)題。
而較早出的色譜峰又很難達(dá)到滿意的分離度,這時(shí)候我們就需要用程序升溫方法了。
程序升溫法
在程序升溫的方法中,柱溫起始溫度較低,讓較早出的色譜峰實(shí)現(xiàn)比較好的分離。
接下來(lái)溫度上升,并在較高溫度下保持一段時(shí)間,可以讓后出的色譜峰整體前移,縮短分析時(shí)間。
這樣保留較強(qiáng)的化合物出峰提前,實(shí)現(xiàn)更窄的峰寬和更高的靈敏度。
如何設(shè)置和優(yōu)化程序升溫條件
一般采用上面這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試升溫梯度,做為條件優(yōu)化的起始:
測(cè)試升溫梯度
1、初始溫度盡量低,比實(shí)驗(yàn)室室溫高15度就可以了。
2、然后,以每分鐘10度的速度升溫。
3、后在色譜柱耐受溫度以下20度左右停留10分鐘,觀察所有進(jìn)樣的化合物都能夠以不錯(cuò)的分離度全部跑出色譜柱。
4、然后根據(jù)得到的色譜圖對(duì)條件進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。
升溫方法選擇
如果所有峰出峰時(shí)間的“窗口”小于程序升溫時(shí)間1/4,那這個(gè)方法就可能考慮采用恒溫方法。
建議恒溫溫度比個(gè)峰的出峰溫度低45度,接下來(lái)可以以10度左右上下調(diào)整,以得到分離度。
如果所有峰出峰時(shí)間的“窗口”大于程序升溫時(shí)間1/4,或者恒溫分析無(wú)法獲得滿意的分離度,那就需要采用程序升溫的方法。
初始溫度設(shè)定
對(duì)于不分流進(jìn)樣來(lái)說(shuō),初始柱溫通常設(shè)定的比溶劑沸點(diǎn)低10到20度,保持1分鐘。
因?yàn)樵诓环至髂J较?,襯管中的氣體流速很小,樣品需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能跑到色譜柱里,因此,需要使用較低的初始柱溫,利用溶劑聚焦來(lái)獲取更窄的峰寬。
對(duì)于分流進(jìn)樣,襯管里的載氣流速很快,樣品幾秒鐘內(nèi)就會(huì)從襯管轉(zhuǎn)移到色譜柱。所以從樣品聚焦的角度,對(duì)初始溫度沒(méi)有特別的要求。
有時(shí)候可以稍微降低初始溫度和延長(zhǎng)保持時(shí)間,來(lái)改善靠前出的峰的分離度。
升溫速率設(shè)定
其次,是升溫速率的設(shè)定,它對(duì)靠中間出的峰的分離度有巨大的影響。
一般來(lái)說(shuō),升溫速率越快,出峰越快,分析時(shí)間越短,但是會(huì)降低峰的分離度。
所以這是一個(gè)效率和效果的博弈,我們期望用短的分析時(shí)間,達(dá)到滿意的分離度。
一般來(lái)說(shuō),推薦的升溫速率可以用這個(gè)公式來(lái)計(jì)算:
這里的T0為死時(shí)間,就是不保留的化合物在色譜柱上的出峰時(shí)間。
恒溫平臺(tái)設(shè)定
如果用同一個(gè)升溫速率,中間有些峰仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)很好分離的話,可以在這些峰出峰溫度以下45度左右設(shè)置一個(gè)恒溫平臺(tái),保持2到5分鐘后繼續(xù)升溫,這樣能夠?qū)崿F(xiàn)更好的分離。
對(duì)于復(fù)雜的樣品,可能需要設(shè)置多個(gè)升溫的平臺(tái),才能實(shí)現(xiàn)化的分離。
結(jié)束溫度設(shè)定
后是結(jié)束溫度的設(shè)定。升溫的溫度一般設(shè)置為個(gè)色譜峰出峰溫度以上20度左右。
但是對(duì)于有些復(fù)雜基質(zhì)的化合物分析,我們會(huì)把程序升溫的結(jié)束溫度設(shè)定的更高一些,對(duì)色譜柱進(jìn)行一段時(shí)間的烘烤,防止有些高沸點(diǎn)的化合物在色譜柱中殘留,影響后續(xù)的檢測(cè)。
但是要注意不能超過(guò)色譜柱的耐受溫度哦。
文章來(lái)源:色譜學(xué)堂