在應(yīng)用氣相色譜儀對氣體進(jìn)行分析時,由于進(jìn)樣操作不當(dāng)所引起的定性、定量誤差是色譜分析的主要原因之一。色譜儀進(jìn)樣系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、精密度、進(jìn)樣時的溫度、進(jìn)樣量、進(jìn)樣速度、進(jìn)樣用的工具等都會對分析結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生直接影響,有些不當(dāng)?shù)牟僮魃踔翆Ψ治鼋Y(jié)果準(zhǔn)確性是致命的。
實際分析儀器工作中,根據(jù)樣品的氣、液、固狀態(tài)不同,分析目的和要求不同,會選用不同的進(jìn)樣系統(tǒng),如常壓氣體樣品就有六通閥進(jìn)樣和注射針筒進(jìn)樣兩種進(jìn)樣方式。常壓氣體樣品采用醫(yī)用注射器(1mL~5mL~10mL)通過隔樣墊注射進(jìn)樣,雖然其比較簡單、靈活,但是由于通常的GC氣相色譜儀系統(tǒng)柱前壓高于環(huán)境大氣壓力,容易造成樣品反沖和滲漏,定量誤差大,重復(fù)性較差,RSD通常大于2.5%,這種進(jìn)樣方法對操作者有較高的熟練技術(shù)要求。
采用手動(氣動、電動)六通閥定量(容)管進(jìn)樣,不但進(jìn)樣量準(zhǔn)確而且進(jìn)樣迅速,避免人為因素的干擾,其分析結(jié)果準(zhǔn)確,重現(xiàn)性可小于0.5%,即便環(huán)境溫度、壓力變化或不同,校正起來也很容易。另外,平面六通閥進(jìn)樣還可以直接用于高壓氣體連接直接進(jìn)樣。
氣相色譜儀分析中,要求液體樣品的進(jìn)樣量較少,而且進(jìn)樣需要準(zhǔn)確、快速,并有較高的重現(xiàn)性。但在日常的氣相色譜儀分析中,特別是對于毛細(xì)管氣相色譜儀來說,液體樣品的進(jìn)樣常常會有一些問題產(chǎn)生。只有使用高效、可靠的進(jìn)樣系統(tǒng)才能解決這些問題。通常使用的液態(tài)樣品進(jìn)樣技術(shù)有四種:分流進(jìn)樣、不分流進(jìn)樣、柱頭進(jìn)樣、程序升溫進(jìn)樣。下面將主要介紹這幾種進(jìn)樣方式在分析液態(tài)樣品中的應(yīng)用。
分流進(jìn)樣。
分流進(jìn)樣,先將液體樣品注入氣相色譜儀進(jìn)樣器的加熱室中,加熱室迅速升溫使樣品瞬間蒸發(fā);在大流速的載氣的吹掃下,樣品與載氣迅速混合,混合氣通過分流口時大部分的混合氣體被排出而少量的混合氣體進(jìn)入色譜,進(jìn)行分析。分流有兩個目的:一是減少載氣中樣品的含量使其符合毛細(xì)管色譜進(jìn)樣量的要求;二是可以使樣品以較窄的帶寬進(jìn)入色譜柱。但這種進(jìn)樣方式只有1-5%的樣品可以進(jìn)入色譜柱,不適合樣品中痕量組分的分析。當(dāng)使用火焰離子化檢測器(FID)時,分析的檢測限約為50ppm(w/w)。在進(jìn)樣過程中,進(jìn)樣針將樣品注入加熱室時,部分揮發(fā)性組分會損失掉,所以這種進(jìn)樣方式的分析重現(xiàn)性不高。分流模式進(jìn)樣適合分析揮發(fā)性物質(zhì),在定量分析時待測化合物的沸點要求低于n-C20的沸點。分流模式進(jìn)樣不適合分析熱不穩(wěn)定性物質(zhì)。因為在加熱室中常常會發(fā)生待測物質(zhì)的分解反應(yīng),尤其是使用玻璃纖維填料的襯管時。雖然分流進(jìn)樣方式有許多弊端,但是由于它操作簡便、適應(yīng)性強(qiáng),仍然是分析工作中最常使用的進(jìn)樣方式之一。
不分流進(jìn)樣。
不分流式進(jìn)樣和分流式進(jìn)樣需要的氣相色譜儀設(shè)備相似。樣品在導(dǎo)入加熱的襯管后迅速蒸發(fā),這時關(guān)閉分流管將樣品導(dǎo)入色譜柱中。在20-60秒后開啟分流閥將加熱的襯管中的微量蒸汽排出。待測組分在較低的柱溫下由于溶劑效應(yīng)在色譜柱頂端再次富集,使樣品以較窄的帶寬進(jìn)行分離。理想的再富集是溶質(zhì)組分在色譜柱入口形成一層液膜。這種效果可以通過使用弱極性溶液作為溶劑來實現(xiàn)。對于極性較強(qiáng)的溶劑如甲醇,只能小體積進(jìn)樣(<2μl)。如果進(jìn)樣體積較大,樣品的峰形就會失真。類似的情況在分流進(jìn)樣模式中也會發(fā)生。因為樣品需要在加熱室中放置更長的時間,所以不分流進(jìn)樣模式的熱分解效應(yīng)比分流進(jìn)樣模式更明顯。與分流進(jìn)樣模式相比不分流進(jìn)樣更適于用對痕量組分的分析。
柱頭進(jìn)樣。
氣相色譜儀柱頭進(jìn)樣是將液體樣品在不加熱的狀態(tài)下直接注入毛細(xì)管色譜柱內(nèi),中間不經(jīng)過蒸發(fā)過程。在程序升溫的過程中溶質(zhì)的蒸汽壓不斷升高,這時開始分析。由于初始溫度低于溶劑的沸點,避免了熱歧視效應(yīng)。對于揮發(fā)性組分,柱頭進(jìn)樣方式和不分流進(jìn)樣方式都采用溶劑效應(yīng)對溶質(zhì)實現(xiàn)再富集。通過在柱頭連接一段短的攔截預(yù)柱避免了色譜柱溢流造成的液體樣品譜帶展寬。柱頭進(jìn)樣能將分析樣品全部導(dǎo)入色譜柱中,這種技術(shù)適合于檢測樣品中的痕量組分和熱不穩(wěn)定性物質(zhì)。柱頭進(jìn)樣的種種特性明顯優(yōu)于分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣方式。盡管柱頭進(jìn)樣有如此多的優(yōu)點但是由于技術(shù)和操作的特殊性這種進(jìn)樣方式還不能廣泛應(yīng)用于日常的分析工作中。
當(dāng)氣相色譜儀的FID噴嘴和檢測器中出現(xiàn)少量沉積物時,對它進(jìn)行仔細(xì)的清洗相比更換新的來說無疑是更好的選擇。
當(dāng)氣相色譜儀FID玷污不太嚴(yán)重時,可不必卸下清洗,此時只需要將色譜柱取下,用一根管子將進(jìn)樣口與檢測器連接起來,然后通載氣將檢測器恒溫箱升至120℃以上。再從進(jìn)樣口中注入20μL左右的蒸餾水,接下來再用幾十微升乙醇或氟利昂113溶劑進(jìn)行清洗。
但是如果玷污比較嚴(yán)重,必須要拆下檢測器進(jìn)行清洗。具體方法如下所示:
首先拆下收集極、極化極、噴嘴等,若噴嘴是石英材料制成的,應(yīng)先將其放在水中進(jìn)行浸泡過夜;若噴嘴是不銹鋼等材料做成,則可與電極等一起,先小心的用300號~400號細(xì)砂紙打磨,用專用的清洗細(xì)金屬絲從噴嘴頂部穿入,重復(fù)插入拉出數(shù)次,直到金屬絲可以光滑移動。然后再用適當(dāng)溶劑進(jìn)行浸泡。
除此之外,也可用超聲波清洗器清洗,最后用色譜級甲醇清洗,放置于供箱中烘干。
最后,特別要注意的是清洗后的氣相色譜儀各部件,一定要用鑷子取,勿用手摸。烘干后裝配時也一定要小心謹(jǐn)慎,否則很可能會再度玷污。