在氣相色譜儀分析中,我們要快速有效的分離一個(gè)復雜的樣品，并獲得滿(mǎn)意的結果，除了要選擇一根*色譜柱以外，還要對分離操作條件進(jìn)行仔細的選擇。色譜柱的好壞關(guān)系到分離的效果，而分離條件的設置又影響著(zhù)色譜柱的分離。色譜柱和分離操作條件之間是是相輔相成的關(guān)系。本文將主要介紹氣相分析操作條件的確定。

初始操作條件的確定

確定初始操作條件；色譜柱形式的選擇；分離條件優(yōu)化；程序升溫。

1、確定初始操作條件

進(jìn)樣量要根據樣品濃度、色譜柱容量和檢測器靈敏度來(lái)確定。樣品濃度不超過(guò)mg/ml時(shí)填充柱的進(jìn)樣量通常為1~5μL，而對于毛細管柱，若分流比為50：1時(shí)，進(jìn)樣量一般不超過(guò)2μL。如果這樣的進(jìn)樣量不能滿(mǎn)足檢測靈敏度的要求，可考慮加大進(jìn)樣量，但以不超載為限。進(jìn)樣口溫度主要由樣品的沸點(diǎn)范圍決定，還要考慮色譜柱的使用溫度。即首先要保證待測樣品全部氣化，其次要保證氣化的樣品組分能夠全部流出色譜柱，而不會(huì )在柱中冷凝。原則上講，進(jìn)樣口溫度高一些有利，一般要接近樣品中沸點(diǎn)zui高的組分的沸點(diǎn)，但要低于易分解組分的分解溫度，常用的條件是250~350℃。實(shí)際操作中，進(jìn)樣口溫度可在一定范圍內設定，只要保證樣品*汽化即可，而不必進(jìn)行很的優(yōu)化。注意，當樣品中某些組分會(huì )在高溫下分解時(shí)，就應適當降低汽化溫度。必要時(shí)可采用冷柱上進(jìn)樣或程序升溫汽化（PTV）進(jìn)樣技術(shù)。

色譜柱溫度的確定主要由樣品的復雜程度和汽化溫度決定。原則是既要保證待測物的*分離，又要保證所有組分能流出色譜柱，且分析時(shí)間越短越好。組成簡(jiǎn)單的樣品用恒溫分析，這樣分析周期會(huì )短一些。特別是用填充柱時(shí)，恒溫分析時(shí)色譜圖的基線(xiàn)要經(jīng)程序升溫時(shí)穩定得多。對于組成復雜的樣品，常需要用程序升溫分離，因為在恒溫條件下，如果柱溫較低，則低沸點(diǎn)組分分離得好，而高沸點(diǎn)組分的流出時(shí)間會(huì )太長(cháng)，造成峰展寬，甚至滯留在色譜柱中造成柱污染；反之，當柱溫太高時(shí)，低沸點(diǎn)組分又難以分離。

毛細管柱的一個(gè)zui大優(yōu)點(diǎn)就是可在較寬的溫度范圍內操作，這樣既保證了待測組分的良好分離，又能實(shí)現盡可能短的分析時(shí)間。一般來(lái)講，色譜柱的初始溫度應接近樣品中zui輕組分的沸點(diǎn)，而zui終溫度則取決于zui重組分的沸點(diǎn)。升溫速率則要依樣品的復雜程度而定。建議毛細管柱的嘗試溫度條件設置為：

OV-1（SE-30）或SE-54柱：從50℃到280℃，升溫速率10℃/min；

OV-17（OV-1701）柱：從60℃到260℃，升溫速率8℃/min；

PEG-20M柱：從60℃到200℃，升溫速率8℃/min。

檢測器的溫度是指檢測器加熱塊溫度，檢測器溫度的設置原則是保證流出色譜柱的組分不會(huì )冷凝同時(shí)滿(mǎn)足檢測器靈敏度的要求。大部分檢測器的靈敏度受溫度影響不大，故檢測器溫度可參照色譜柱的zui高溫度設定，而不必優(yōu)化。

載氣流速的確定相對容易一些，開(kāi)始可按照比*流速（氮氣約為20cm/s，氦氣約為25cm/s，氫氣約為30cm/s）高10%來(lái)設定。然后再根據分離情況進(jìn)行調節。原則是既保證待測物的*分離，又要保證盡可能短的分析時(shí)間。用填充柱時(shí)，載氣流速一般設為30ml/min?？諝?，300~400ml/min；氫氣30~40ml/min；氮氣（尾吹氣）30~40ml/min。

2，色譜柱形式的選擇

當欲測組分之間的相互分離系數很小時(shí)，即使對各種操作條件加以探討，為使它們*分離仍必須采用理論塔板數（N）大的色譜柱。理論塔板數N按一般填充柱≤微填充柱≤填充毛細管柱≤空心毛細管柱的順序增加。由于N不同，有時(shí)色譜圖也不相同。

3，分離條件優(yōu)化

事實(shí)上，當樣品和儀器配置確定之后，一個(gè)色譜技術(shù)人員zui經(jīng)常的工作除了更換色譜柱外，就是改變色譜柱溫和載氣流速，以期達到*化的分離。柱溫對分離結果的影響要比載氣的影響大。簡(jiǎn)單地說(shuō)，分離條件的優(yōu)化目的就是要在zui短的分析時(shí)間內達到符合要求的分離結果。

氣相分析條件的確定

1.色譜柱的選擇 

色譜柱是決定色譜分離的核心，因此首先要有一根的、對被分析對象有效的色譜柱。  

主要從色譜柱的材料、固定相、半徑、膜厚等方面進(jìn)行選擇。

氣相用色譜柱首先需要確定要使用的是填充柱還是毛細管柱。

如果是做法規分析，則必須按有關(guān)法規的要求選擇色譜柱。如一些產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗，盡管用毛細管柱可以得到更好的分析結果（分離效率高、分析速度快），但若國家標準或行業(yè)標準規定用填充柱，那你就應該用填充柱，否則你的分析結果不被法規所認可。對于新的或更新的方法，如果沒(méi)有非常具有說(shuō)服力的理由使用填充柱的話(huà)，推薦使用毛細管柱。

2.載氣流速的選擇 

氣相色譜zui常用的載氣是：氫氣、氮氣、氬氣、氦氣。    

由速率理論可知，載氣流速慢有利于傳質(zhì)，有利于組分的分離，但分析時(shí)間會(huì )加長(cháng)；如果載氣流速快有利于加快分析速度，減少分子擴散，但分離度降低。有時(shí)為了縮短分析時(shí)間，加大流量，但此時(shí)分離效果并不好?？梢?jiàn)載氣流速的快慢都會(huì )降低柱效。經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的實(shí)驗，發(fā)現對于一般色譜儀而言，載氣流量為20-100ml/min。目前我們分析液化氣用的是熱導檢測器，載氣用的是氫氣，其流量控制是30 ml/min。分析戊烷發(fā)泡劑用的是氫火焰離子化檢測器，載氣用的是氮氣、燃燒氣氫氣和氧氣，這三種氣體的體積比是氮氣：氫氣：氧氣為1：1：10，分析效果都是較好的。 

3.進(jìn)樣技術(shù)的選擇 

在氣相色譜分析中，一般采用注射器或六通閥門(mén)進(jìn)樣。在考慮進(jìn)樣技術(shù)的時(shí)候，以注射器進(jìn)樣為主來(lái)研究。 

1）進(jìn)樣量     

如果在進(jìn)樣過(guò)程中進(jìn)樣量大會(huì )導致：分離度??；保留值變化難于定性；峰高和峰面積與進(jìn)樣量不成線(xiàn)性關(guān)系，不能定量。  進(jìn)樣量與氣化溫度、柱容量和儀器的線(xiàn)性響應范圍等因素有關(guān)。進(jìn)樣量應控制在瞬間氣化，達到規定分離要求和線(xiàn)性響應的允許范圍內。填充柱沖洗法的瞬間進(jìn)樣量:液體樣品或固體樣品溶液一般為0.01～10μl,氣體樣品一般為0.11～10ml,在定量分析中,應注意進(jìn)樣量讀數準確。

2）注射器里空氣的排除  用微量注射器抽取液體樣品,只要重復地把液體抽入注射器又迅速把其排回樣品瓶,就可以將空氣排除。還有一種更好的方法,那就是用計劃注射量的約2倍的樣品置換注射器3～5次,每次取到樣品后,垂直拿起注射器,針尖朝上，留在注射器里的空氣都應當跑到針管頂部，推進(jìn)注射器塞子,空氣就會(huì )全部被排掉。 

3）保證進(jìn)樣量的準確  用經(jīng)置換過(guò)的注射器取約計劃進(jìn)樣量2倍左右的樣品,垂直拿起注射器,針尖朝上,讓針穿過(guò)一層紗布,這樣可用紗布吸收從針尖排出的液體。推進(jìn)注射器塞子,直到讀出所需要的數值。用紗布擦干針尖。至此準確的液體體積已經(jīng)測得,需要再抽若于空氣到注射器里。如果不慎推動(dòng)柱塞,空氣可以保護液體使之不被排走。 

4）進(jìn)樣手法  雙手拿注射器。用一只手(通常是左手)扶針插入墊片,注射大體積樣品(即氣體樣品)或柱前壓力*時(shí),要防止從氣相色譜儀注樣器來(lái)的壓力把注射器活塞彈出(即用右手的大拇指按壓住活塞頂部)。  讓針尖穿過(guò)墊片盡可能深的進(jìn)入進(jìn)樣口,壓下注射器活塞停留1秒鐘,然后盡可能快而穩地抽出針尖（抽出的同時(shí)繼續壓住注射器活塞)。 

5）進(jìn)樣時(shí)間  進(jìn)樣時(shí)間長(cháng)短對柱效率影響很大。若進(jìn)樣時(shí)間過(guò)長(cháng),遇使色譜區域加寬而降低柱效率。因此,對于沖洗法色譜而言,進(jìn)樣時(shí)間越短越好,一般必須小于1秒鐘。

4.柱溫的選擇    

柱溫的選擇十分關(guān)鍵，它將直接影響分離效能和分析速度。提高柱溫，有利于降低組分在氣液相中的傳質(zhì)阻力，有利于提高柱效， 同時(shí)縱向分子擴散項系數增大，提高分析速度，但柱選擇性變差，分離度降低。 

柱溫適宜有利于組分的分離，但溫度過(guò)低，被測組分可能在柱中冷凝，或者傳阻力增加，使色譜峰擴張，甚至于拖尾，溫度高有利于傳質(zhì)，但柱溫高，分配系數變小，不利于分離。 對于沸程不太寬的簡(jiǎn)單樣品，可采用恒溫模式。在分析氣體時(shí)，如選用的是氣液分配色譜，可在50℃或常溫下分析，如選用的是氣固色譜，柱溫要相應提高。 

對于沸程相對較寬的復雜樣品，如在一恒定的溫度下分離，隨著(zhù)保留時(shí)間的增加，峰寬迅速增加，導致保留較弱的組分重疊，而保留較強的組分又因為分析時(shí)間長(cháng)，張起峰展寬，峰高下降。  由于在氣相色譜中，改變溫度對組分的分離改變zui為明顯?？赏ㄟ^(guò)程序升溫來(lái)解決，即保留的組分在較低的溫度下洗脫，而強保留的組分在較高的溫度下洗脫，這樣可使復雜的混合物在適當的時(shí)間內實(shí)現*分離  在程序升溫中，初溫、升溫速率、終溫zui為關(guān)鍵。初溫的選擇以洗脫組分的分離度而定，毛細管的初溫比填充柱要低，一般略低于zui低沸點(diǎn)組分的溫度。對于汽油餾分，可選擇初溫在35-40℃；對柴油餾分，可選擇初溫100-120℃。升溫速率的選擇應綜合考慮分離度和分析速度。終溫的選擇主要取決于色譜柱類(lèi)型、樣品的熱穩定性及樣品中組分的zui高沸點(diǎn)。如采用恒溫時(shí)爐溫至少應比柱zui高使用溫度低70-80℃；如采用程序升溫，爐溫可比柱zui高溫度低20-30℃即可。

5.氣化室溫度的選擇   

氣化室溫度取決于樣品的化學(xué)和熱穩定性、沸程范圍、進(jìn)樣口類(lèi)型等。合適的氣化室溫度即能保持樣品瞬間*氣化，又不引起樣品分解。溫度過(guò)低，氣化速度比較慢，使峰形不規則，出現平頭峰或伸舌峰；溫度過(guò)高使出峰數目變化，產(chǎn)生前延峰，甚至樣品分解。為選擇合適的氣化室溫度，在多次的進(jìn)樣中我們發(fā)現，氣化室溫度比柱溫高50-100℃或比樣品組分中zui高沸點(diǎn)高50-70℃較為合適。溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì )影響柱效。 

6.檢測器溫度的選擇 

檢測器溫度的設定，與樣品的沸程、檢測器類(lèi)型有關(guān)（比如我們做氣用的是執導檢測器，使用溫度是100℃，做油用氫焰檢測器，使用溫度是240℃）。一般來(lái)講，檢測器的溫度高于zui高組分沸點(diǎn)50~100℃. -+

小結

氣相色譜分析過(guò)程中，色譜柱和分離操作條件的選擇是實(shí)際工作的主要內容，色譜分離效果的好壞，關(guān)鍵在于色譜柱的性能，它是色譜儀的心臟。磨刀不誤砍柴工，只有選擇合適的色譜柱、以及分離操作條件，才能zui大限度的提高實(shí)驗室的分析效率。