1、特點:
(1)特別適合微量雜質的分析(如農藥殘留分析)。
(2)可采用程序升溫。
1)當分析微量雜質時,可在初始柱溫較低時進樣,溶劑會很快跑掉,升溫后被測組分被趕出,等于濃縮。
2)對于低沸點樣品,柱上進樣的分析精度很好。但組分沸點高于250℃時,瞬間氣化比較困難。
2、注意事項:
(1)為防止損壞注射針頭,堵塞色譜柱固定相的材料最好用玻璃棉。
(2)柱上進樣操作的關鍵是注射針要插到足夠的深度,否則體現不出其優勢。
(3)通常一般快速氣化室可以改成柱上進樣。
四、液體自動進樣器:
液體自動進樣可以采用注射器和閥進行自動進樣,目前較多采用注射器進樣到氣化室中。液體自動進樣的注射器能完成自動取樣、計量、進樣和清洗,可根據指令選擇樣品和清洗溶劑。樣品和溶劑瓶放在自動控制的轉盤上,多以百計,每種樣品的進樣次數和每次進樣后的清洗次數都可以方便的編程選擇,可在分析過程中進行清洗。定量分析和定性分析的重復性誤差均小于1%。
隨著科學技術的發展,液體自動進樣器已經不僅是簡單的模擬人工完成自動進樣,而是逐步和樣品制備相結合,自動完成一些樣品的制備操作。液體自動進樣器的主要功能還有:
1、可變進樣速度。快速進樣可有效消除注射針尖的歧視現象,慢速進樣可保證高粘度樣品的有效進樣。
2、擴大了進樣體積和進樣器的選擇范圍,能進行大體積進樣。
3、適用于多種進樣技術。
4、可以改變取樣深度。
5、具有實時調整編程功能。可隨時插入和調整分析任務和順序,使GC分析更進一步自動化。
液體自動進樣器可實現全自動操作,提高分析效率、重復性和準確性。但目前,液體自動進樣器的結構還比較復雜,只有在樣品種類和分析次數都很多時才能有效發揮作用。
第三節 氣相毛細管柱色譜儀進樣系統
氣相毛細管柱色譜儀與氣相填充柱色譜儀相比,具有分離效率高、色譜峰窄而尖、化學惰性好和熱穩定性好等特點,特別是鍵合固定相技術的發展使柱流失進一步減少,提高了儀器的信噪比,有利于降低檢測下限。但毛細管柱內徑很細,一般液膜厚度只有幾微米,固定液只能以毫克計,一般柱容量比填充柱低2~3個數量級,因此,進樣方法和技術是定量重復性和準確度的關鍵因素之一。常見的進樣系統有分流進樣系統、不分流進樣系統、冷柱上進樣系統、程序升溫氣化進樣系統、大口徑毛細管柱直接進樣系統和大體積進樣系統等,它們大大改善了不同樣品分析的定量精度,在某些樣品分析中,檢測下限已經與填充柱分析相差無幾甚至更低。
一、分流進樣系統:
分流-不分流進樣是氣相毛細管柱色譜儀的進樣方式,既可用作分流進樣,也可用作不分流進樣。分流進樣操作簡單,應用更廣泛,但有分流歧視和樣品可能分解的問題。不分流進樣雖然操作復雜,但分析靈敏度高,常用于痕量分析。實際工作中,只是在分流進樣不能滿足分析要求時(主要是靈敏度要求),才考慮使用其它進樣方式。
分流進樣是先將較大體積的樣品注入到氣相毛細管柱色譜儀氣化室中,樣品氣化后和載氣均勻混合,通過分流器,樣品被分流成流量相差懸殊的兩部分,其中流量較小的部分進入毛細管柱,流量較大的部分放空。
1、概念:
(1)分流比:
分流比是指在所進樣品完全氣化并與載氣充分混合的條件下,樣品通過分流進樣器進入色譜柱的流量與通過分流器放空的流量之比。分流比的大小一般由色譜柱允許的樣品量決定,常用分流比范圍為1:20~1:200。分流中的放空流量可通過皂膜流量計測量。
(2)線性分流:
線性分流是指經過分流器分出的進入色譜柱的樣品能夠代表原樣品,即進入色譜柱的樣品中各組分的含量與原樣品一致。
(3)非線性分流:
非線性分流是指進入色譜柱的樣品中各組分的含量與原樣品中組分的含量不同,會產生分流歧視。
2、結構:
(1)分流器:
分流器是按一定比例將一種氣體或液體分成若干部分的裝置。分流器用于毛細管柱分流進樣中,使小部分樣品進入色譜柱,以防柱超載而大部分放空。
1)分流后樣品各組分峰的相對大小應與分流前嚴格一致。
2)樣品組分濃度變化時,峰面積與濃度應有良好的線性關系。
3)當溫度(氣化溫度、柱溫和室溫)、分流比和載氣流速發生變化時,各組分相對大小要保持恒定。
分流進樣分析時,若重復性和定量精度欠佳,也應考慮分流器的影響。
(2)載氣流路:
分流進樣中進入進樣口的載氣總流量由總流量閥控制,而后分成兩部分:一是隔墊吹掃氣(1~3mL/min,克服記憶效應),二是進入氣化室的載氣。進樣時分流閥打開,當樣品進入襯管氣化后,進入氣化室的載氣與樣品氣體混合后又分成兩部分:大部分經分流出口放空,小部分進入色譜柱。將柱前壓調節閥置于分流氣路上,可在總流量不變的情況下改變柱前壓,柱前壓越高,柱流速越大,分析速度越快。而要在柱前壓不變(柱流速不變)的條件下改變分流比,則必須調節總流量,總流量越大,分流比越大。
隔墊吹掃氣路的主要作用是將隔墊可能揮發出來的氣體帶走,防止對正常分析產生干擾或引起鬼峰。隔墊產生的揮發性氣體主要來源有隔墊本身、進樣時反沖到隔墊上的樣品蒸氣和注射時被隔墊吸附的樣品(主要是溶劑)等。從結構上看,隔墊吹掃氣也起著分流作用,因此,在某些分析時,吹掃氣流的波動可能會給分析結果帶來不利影響。此時若用針型閥把吹掃氣流改為可根據分析要求隨意調節,可能更實用。
為盡量使進入色譜柱的樣品組成與原樣品組成相符,關鍵在于樣品氣化的速度和程度。
(3)總流量控制器:
目前絕大部分GC采用穩壓閥調節柱前壓供氣,穩壓閥的性能特別是壓力和流量特性,在操作參數變化時會引起載氣流量、分流流量和隔墊吹掃氣流量的變化。
(4)分流針型閥:
分流針型閥和GC氣路系統中的普通針型閥有很大不同。分流針型閥工作時,要求輸入壓力不同時能線性調節流量,zui大到幾百毫升/分鐘(甚至1000mL/min)。通過它的氣體不是單一氣體,是分流氣和樣品組分的混合氣,且組分沸點不同。為保證分流流量恒定,提高分流流量的重復性,防止高沸點組分在分流針型閥中冷凝而影響流量的穩定性,分流針型閥zui好加熱控溫。
(5)分流放空過濾器:
特別是在分析有毒和高沸點樣品時,大部分被分流放空的組分應避免直接排入室內和防止在排出管路上冷凝,必須在出口配裝過濾器。過濾器要安裝在溫度較低的區域,容量要足夠大,活化和更換要方便。
(6)襯管:
襯管是一個混合腔和彎曲的流路,以保證樣品到達分流點前能夠全部蒸發并均勻化為蒸氣。對于非極性化學穩定的樣品,襯管結構和填充物對分析影響較小,可不必多考慮。但對于極性、熱不穩定和易吸附分解的樣品,必須仔細選擇襯管結構和填充物。襯管結構和填充物還應配合進樣量、溫度和流量等通過標樣試驗仔細選用。