南京科捷丨多種色譜分析方法之氣相色譜法
氣相色譜法
一 氣相色譜法概述
色譜法概述
色譜法是一種重要的別離剖析辦法，它是利用不同物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)（或吸附系數(shù)、浸透性），當(dāng)兩相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些 物質(zhì)在兩相中進(jìn)行屢次重復(fù)分配而實(shí)現(xiàn)別離。在色譜技能中，活動(dòng)相為氣體的叫氣相色譜，活動(dòng)相為液體的叫液相色譜。固定相能夠裝在柱內(nèi)，也能夠做成薄層。前者叫柱色譜，后者叫薄層色譜。依據(jù)色譜法原理制成的儀器叫色譜儀，現(xiàn)在，主要有氣相色譜儀和液相色譜儀。
色譜法的創(chuàng)始人是俄國(guó)的植物學(xué)家茨維特（Tswett）。1906年，他將從植物色素提取的石油醚提取液倒人一根裝有碳酸鈣吸附劑的豎直玻璃管中，然后用石油醚淋洗，成果使不同色素得到別離，在管內(nèi)顯示出不同的色帶，色譜一詞也由此得名。這便是zui初的色譜法。后來，這種辦法逐步廣泛地用于無色物質(zhì)的別離，但色譜一詞仍沿用至今，在50時(shí)代，色譜法有了很大的開展。1952年，詹姆斯和馬丁以氣體作為活動(dòng)相剖析了脂肪酸同系物并提出了塔板理論。1956年范第姆特總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，提出了反映載氣流速和柱效關(guān)系的范笨姆特方程，樹立了初步的色譜理論。同年，高萊（Golay）發(fā)明晰毛細(xì)管拄，以后又相繼發(fā)明晰各種檢測(cè)器，使色譜技能更加完善。50時(shí)代晚期，呈現(xiàn)了氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用的儀器，克服了氣相色譜不適于定性的缺點(diǎn)。近時(shí)代，因?yàn)闄z測(cè)技能的進(jìn)步和高壓泵的呈現(xiàn)，液相色譜迅遠(yuǎn)開展，使得色譜法的運(yùn)用范圍大大擴(kuò)展。現(xiàn)在，因?yàn)槟艿纳V往、高靈敏的檢測(cè)器及微處理機(jī)的運(yùn)用，使得色譜法已成為一種剖析速度快、靈敏度高、運(yùn)用范圍廣的剖析儀器。
色譜法是一種別離剖析技能,經(jīng)色譜柱別離后,組分要借用其他檢測(cè)手法一一檢測(cè)，色譜法的本質(zhì)在于色譜柱高挑選性的別離作用和高靈敏度檢測(cè)技能的結(jié)合。混合組份的樣品在色譜柱中的別離依據(jù)是：
同一時(shí)刻進(jìn)入色譜柱的各組份，因?yàn)樵诨顒?dòng)相和固定相之間溶解、吸附、浸透或離子交換的不同，隨活動(dòng)相在色譜柱中運(yùn)行時(shí)，在兩相之間進(jìn)行重復(fù)屢次（103—106）的分配進(jìn)程，使得原來分配系數(shù)具有微小不同的各組份，產(chǎn)生了保存才干明顯差異的作用，然后各組份在色譜柱中的移動(dòng)速度就不同，通過必定長(zhǎng)度的色譜柱后，互相別離開來，zui后按次序流出色譜柱而進(jìn)入檢測(cè)器，在色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)或作業(yè)站上顯示出各組份的色譜行為和譜峰數(shù)值。基于上述原理樹立的剖析辦法稱為色譜法。氣相色譜法是活動(dòng)相為氣體的一類色譜剖析法。
二 氣相色譜辦法開發(fā)
辦法開發(fā)的一般進(jìn)程
就GC而言，便是首要確認(rèn)樣品預(yù)處理辦法，然后優(yōu)化別離條件。直到到達(dá)滿意的別離成果。zui后樹立數(shù)據(jù)處理的辦法，包含定性鑒定和定量測(cè)定。當(dāng)然這一辦法要真實(shí)成為實(shí)用辦法，還要進(jìn)行驗(yàn)證。下面是辦法開發(fā)的一般進(jìn)程。
1）樣品來歷及其預(yù)處理辦法
GC直接剖析的樣品有必要是氣體或液體，固體樣品在剖析前應(yīng)當(dāng)溶解在恰當(dāng)?shù)娜軇┲校⑶乙_保樣品中不含GC不能剖析的組份（如無機(jī)鹽）或可能會(huì)損壞色譜柱的組份。
這樣，我們?cè)诮拥揭粋€(gè)未知樣品時(shí)，就有必要了解它的來歷，估計(jì)可能含有的組分，以及樣品的沸點(diǎn)范圍。如能確認(rèn)直接進(jìn)樣剖析，只需找一種適宜的溶劑，如丙酮，己烷、氯仿，苯等便是GC常用的溶劑。一般講，溶劑應(yīng)具有較低沸點(diǎn)，然后使其簡(jiǎn)略與樣品別離。盡可能防止用水，二氯甲烷和甲醇作溶劑，它們對(duì)延伸色譜柱的運(yùn)用壽命不利。假如用毛細(xì)管剖析，應(yīng)留意樣品濃度不要太高，以免形成柱超載，通常樣品的濃度為mg/ml級(jí)或更低。
假如樣品中有不能用GC直接剖析的組分，或樣品濃度太低，就有必要進(jìn)行必要的預(yù)處理，包含選用一些預(yù)別離手法，如各種萃取技能，濃縮辦法，提純辦法等。
2）確認(rèn)儀器裝備
所謂儀器裝備便是用于剖析樣品的辦法選用什么進(jìn)樣設(shè)備，什么載氣，什么色譜柱及其什么檢測(cè)器。比方，要用GC剖析啤酒的揮發(fā)性成分，就需求一個(gè)頂空進(jìn)樣器，要測(cè)定水中痕量含氯農(nóng)藥的殘留量，就要用電子抓獲檢測(cè)器。就色譜柱而言，常用的固定相有非極性的OV—1（SE—30）弱極性的SE—54，極性O(shè)V—17和PEG—20M等，可依據(jù)極性相似相容原理來選用，即別離一般脂肪烴類（如柴油或汽油）時(shí)多用OV—1（SE—30）。剖析醇類和酯類（如含酒*料）多用PEG—20M，剖析農(nóng)藥殘留量則多用OV—17或OV—1701而要剖析特殊的樣品，如手性異構(gòu)體，就需求特殊的色譜柱，關(guān)于很雜亂的混合物，SE—54往往是首要的固定相。
3） 確認(rèn)安初始操作條件
初始別離條件，主要包含進(jìn)樣量，進(jìn)樣器溫度，檢測(cè)器溫度，色譜柱溫度和載氣流速度。
1. 進(jìn)樣量要依據(jù)樣品濃度，色譜柱容量和檢測(cè)器靈敏度來確認(rèn)。
2. 進(jìn)樣口溫度主要有樣品的沸點(diǎn)范圍決議，還要考慮色譜柱的運(yùn)用溫度。首要要確保待測(cè)樣品悉數(shù)汽化，其次要確保汽化的樣品組分能夠悉數(shù)流出色譜柱，而不會(huì)在柱中冷凝。
原則進(jìn)步樣口溫度一般要挨近樣品中沸點(diǎn)zui高的組分的沸點(diǎn)，但要低于易分化組分的分化溫度，常用條件為250℃—350℃。
實(shí)踐操作中，只確保樣品*汽化即可而不用進(jìn)行很的優(yōu)化。
3. 色譜柱溫度的確認(rèn)主要由樣品的雜亂程度和汽化溫度決議。
原則上既要確保待測(cè)物的*別離，又要確保一切組分能流出色譜柱，且剖析時(shí)刻越短越好。組成簡(jiǎn)略的樣品用恒溫剖析，這樣剖析周期會(huì)短一些。關(guān)于組成雜亂的樣品，常需求用程序開溫別離，因?yàn)樵诤銣貤l件下，假如柱溫較低，則低沸點(diǎn)組合別離得好，而高沸點(diǎn)組分的流出時(shí)刻會(huì)太長(zhǎng)，形成峰展寬，甚至滯留在柱中形成柱污染，反之柱溫太高，低沸點(diǎn)組分又難以別離。
實(shí)踐上，毛細(xì)柱的zui大長(zhǎng)處便是能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)操作。這樣既確保了待測(cè)組分的良好別離，又能實(shí)現(xiàn)盡可能短的剖析時(shí)刻。
一般地講，色譜柱的初始溫度應(yīng)挨近樣品中zui輕組分的沸點(diǎn)，而zui終溫度則則取決于zui重組分的沸點(diǎn)。升溫速率則要依樣品的雜亂程度決議，在具體作業(yè)中操作條件的挑選必定要依據(jù)樣品的實(shí)踐別離狀況來優(yōu)化設(shè)定。
4. 檢測(cè)器溫度是指檢測(cè)器加熱塊溫度而不是實(shí)踐檢測(cè)點(diǎn)，如火焰的溫度。
檢測(cè)器溫度設(shè)置原則是確保流出色譜柱的組分不會(huì)冷凝，同是又滿足檢測(cè)器靈敏度的要求。大部分檢測(cè)器的靈敏度受溫度影響不大，故檢測(cè)器溫度可參照色譜柱的zui高溫度設(shè)定。
5. 載氣流速的確認(rèn)相對(duì)簡(jiǎn)略一些，開始可按照比*流速（氮?dú)饧s20cm/S、氦氣約25cm/S、氫氣約為30cm/S）高10%來設(shè)定，然后依據(jù)別離狀況進(jìn)行調(diào)理，原則是既確保待測(cè)物的*別離，又要確保盡可能短的剖析時(shí)刻，用填充柱時(shí)載氣流速一般設(shè)為30ml/min。
當(dāng)儀器沒有裝備電子氣路（EPC）控制時(shí)，有必要通過皂膜流量計(jì)或測(cè)定時(shí)刻的辦法來測(cè)定載氣流速，通過調(diào)理柱前壓的辦法來改動(dòng)載氣流速，色譜柱越長(zhǎng)，內(nèi)徑越小柱溫越高，需求柱前壓越高。
當(dāng)所用檢測(cè)器需求焚燒氣和輔助氣時(shí)，還要設(shè)定這些氣體的流量。
如FID檢測(cè)器，可設(shè)定為：空氣300—400ml/min、氫氣30—40ml/min
用毛細(xì)柱時(shí)：
尾吹氣（氮?dú)猓┛稍O(shè)為30—40ml/min
4）別離條件優(yōu)化
別離條件的優(yōu)化是一個(gè)很大的標(biāo)題，這里只從實(shí)用視點(diǎn)簡(jiǎn)略介紹優(yōu)化辦法。這里只著重操作條件柱溫文載汽流速的優(yōu)化。
事實(shí)上，當(dāng)樣品和儀器裝備確認(rèn)后，一個(gè)色譜技能人員zui經(jīng)常的作業(yè)除了替換色譜柱處便是要改動(dòng)色譜柱溫度和載氣流速以期到達(dá)*化的別離。柱溫對(duì)別離成果的影響要比載氣的影響大。
條件優(yōu)化的意圖便是在zui短的剖析時(shí)刻內(nèi)到達(dá)符合要求的別離成果。所以在初始條件下樣品中難別離物質(zhì)對(duì)的別離度R大于1.5時(shí)。可來用增大載氣流速，進(jìn)步柱溫或開溫速率的辦法來縮短剖析時(shí)刻，反之亦然。
比較難的問題是確認(rèn)色譜圖上的峰是否單一組分的峰。可用規(guī)范樣品對(duì)照，假如某一意圖峰是兩個(gè)或以上組分的共流出峰，優(yōu)化別離的任務(wù)就比較艱巨了，在改動(dòng)柱溫文載氣流速也達(dá)不到基線別離的意圖時(shí)就應(yīng)替換更長(zhǎng)的色譜柱，甚至替換不同固定相色譜柱，因?yàn)樵贕C中，色譜柱是別離勝敗的要害。
5）定性鑒定
所謂定性，便是確認(rèn)色譜峰的歸屬，關(guān)于簡(jiǎn)略樣品，可依據(jù)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)照用保存值來確認(rèn)色譜圖上的峰哪個(gè)是要剖析的峰。
定性時(shí)有必要留意，在同一色譜柱上，不同化合物可能有相同的保存值，所以對(duì)未知物的定性僅僅用一個(gè)保存數(shù)據(jù)是不夠的，雙柱或多柱保存數(shù)值定性是GC中較為可靠的辦法，因?yàn)椴煌衔镌诓煌V柱上具有相同保存值的幾率要小的多。
6）定量剖析
在這一進(jìn)程中是要確認(rèn)用什么定量辦法來測(cè)定待測(cè)組分的含量。
常用辦法有：峰面積（峰高）百分法，歸一化法、內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法和規(guī)范參加法（疊加法）。峰面積（峰高）百分比法zui簡(jiǎn)略也zui不準(zhǔn)確，只做精略定量。
不同化合物在同一條件下，同一檢測(cè)器上的響應(yīng)因子往往不同，故須用規(guī)范樣品測(cè)定響應(yīng)因子進(jìn)行校對(duì)后，方可得到準(zhǔn)確的定量成果，故其他幾種辦法均需校對(duì)。歸一化法較為雜亂，它要求樣品中一切組分均出峰且要求一切組分的規(guī)范品才干定量，故很少選用。外標(biāo)法是選用zui頻繁的辦法，只需用一系列濃度的規(guī)范樣品作出作業(yè)曲線（樣品量或濃度對(duì)峰面積或峰高作圖）就可在*一致的條件下對(duì)求知樣品進(jìn)行定量剖析，只需待測(cè)組分出峰且別離*即可，而不考慮其他組分是否出峰和別離安全，但是外標(biāo)法定量，剖析條件有必要重現(xiàn)，特別是進(jìn)樣量。
比較而言，內(nèi)標(biāo)法定量精度zui高，因?yàn)樗窍嚓P(guān)于規(guī)范物（叫內(nèi)標(biāo)物）的響應(yīng)值來定量的。而內(nèi)標(biāo)物要分別參加到規(guī)范樣品和求知樣品中，這樣可抵消因?yàn)椴僮鳁l件（包含進(jìn)樣量）的動(dòng)搖帶來的誤差，與外標(biāo)法類似，內(nèi)標(biāo)法只需求待測(cè)組分出峰或*別離即可，其他組分則可用快速升高柱溫使其流出或用反吹法將其放空，這樣就可到達(dá)縮短剖析時(shí)刻的意圖。抱負(fù)內(nèi)標(biāo)物的保存時(shí)刻和響應(yīng)因子應(yīng)該與待測(cè)物盡可能挨近，且要*別離，內(nèi)標(biāo)定量時(shí)，樣品制備進(jìn)程要多一個(gè)定量參加內(nèi)標(biāo)物的進(jìn)程，規(guī)范樣品和未知樣品均要參加必定量的內(nèi)標(biāo)物，因此，只需定量精度要求不高，應(yīng)防止運(yùn)用內(nèi)標(biāo)法。
至于規(guī)范參加法，是在未知樣品中定量參加待測(cè)物的規(guī)范品然后依據(jù)峰面積（或峰高）的增加量來進(jìn)行定量核算，其制備進(jìn)程與內(nèi)標(biāo)法類似，但核算原理則*來自外標(biāo)法。度介于兩者之間。
丨關(guān)于南京科捷
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