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
對于化合物保留,一般來說,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,保留時間降低50%。
選擇性
對于選擇性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,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。
它對于沸點差異不大,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,較晚出的色譜峰就會出現(xiàn)峰展寬、峰型變差、靈敏度降低等各種問題。
而較早出的色譜峰又很難達(dá)到滿意的分離度,這時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現(xiàn)比較好的分離。
接下來溫度上升,并在較高溫度下保持一段時間,可以讓后出的色譜峰整體前移,縮短分析時間。
這樣保留較強(qiáng)的化合物出峰提前,實現(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
一般采用上面這個標(biāo)準(zhǔn)的測試升溫梯度,做為條件優(yōu)化的起始:
測試升溫梯度
1、初始溫度盡量低,比實驗室室溫高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的分離度全部跑出色譜柱。
4、然后根據(jù)得到的色譜圖對條件進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。
升溫方法選擇
如果所有峰出峰時間的“窗口”小于程序升溫時間1/4,那這個方法就可能考慮采用恒溫方法。
建議恒溫溫度比個峰的出峰溫度低45度,接下來可以以10度左右上下調(diào)整,以得到分離度。
如果所有峰出峰時間的“窗口”大于程序升溫時間1/4,或者恒溫分析無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
對于不分流進(jìn)樣來說,初始柱溫通常設(shè)定的比溶劑沸點低10到20度,保持1分鐘。
因為在不分流模式下,襯管中的氣體流速很小,樣品需要較長的時間才能跑到色譜柱里,因此,需要使用較低的初始柱溫,利用溶劑聚焦來獲取更窄的峰寬。
對于分流進(jìn)樣,襯管里的載氣流速很快,樣品幾秒鐘內(nèi)就會從襯管轉(zhuǎn)移到色譜柱。所以從樣品聚焦的角度,對初始溫度沒有特別的要求。
有時候可以稍微降低初始溫度和延長保持時間,來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,它對靠中間出的峰的分離度有巨大的影響。
一般來說,升溫速率越快,出峰越快,分析時間越短,但是會降低峰的分離度。
所以這是一個效率和效果的博弈,我們期望用短的分析時間,達(dá)到滿意的分離度。
一般來說,推薦的升溫速率可以用這個公式來計算:
這里的T0為死時間,就是不保留的化合物在色譜柱上的出峰時間。
恒溫平臺設(shè)定
如果用同一個升溫速率,中間有些峰仍然無法實現(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)置一個恒溫平臺,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。
對于復(fù)雜的樣品,可能需要設(shè)置多個升溫的平臺,才能實現(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)置為個色譜峰出峰溫度以上20度左右。
但是對于有些復(fù)雜基質(zhì)的化合物分析,我們會把程序升溫的結(jié)束溫度設(shè)定的更高一些,對色譜柱進(jìn)行一段時間的烘烤,防止有些高沸點的化合物在色譜柱中殘留,影響后續(xù)的檢測。
但是要注意不能超過色譜柱的耐受溫度哦。
文章來源:色譜學(xué)堂