(1) 柱長度的選擇
分辨率與柱長的平方根成正比。在其他條件不變的情況下,為取得加倍的分辨率需有4倍的柱長。一般來說,
15m的短柱用于快速分離較簡單的樣品;
30m的色譜柱是最常用的柱長,大多數(shù)分析在此長度的柱子上完成;
50m、60m或更長的色譜柱用于分離比較復(fù)雜的樣品。
應(yīng)該注意,柱長增加分析時間也增加。
(2) 柱內(nèi)徑的選擇
柱徑直接影響柱子的效率、保留特性和樣品容量。柱比大口徑柱有更高柱效,但柱容量更小。
0.25mm:具有較高的柱效,柱容量較低。分離復(fù)雜樣品較好。
0.32mm:柱效稍低于0.25mm的色譜柱,但柱容量約高60%。
0.53mm:具有類似于填充柱的柱容量,可用于分流進樣,也可用于不分流進樣,當(dāng)柱容量是主要考慮因素時(如痕量分析),選擇大口徑毛細管柱較為合適
毛細管色譜柱的使用技術(shù)及常見故障
1.毛細管的安裝
毛細管柱的安裝常為人們所忽視,往往會出現(xiàn)作填充色譜柱多年的技術(shù)人員,剛使用毛細管柱時,做出的色譜圖還不如填充柱的色譜圖,這使人們很難理解。但究其原因,多數(shù)是由于毛細管柱的安裝和操作上的毛病,而不是柱子本身和儀器系統(tǒng)的問題。因此,一根好的毛細管柱和設(shè)計得很好的色譜系統(tǒng),還必須使柱子在系統(tǒng)中安裝得合理,才能做出好的結(jié)果。
1.1毛細管柱與進樣器的連接
對于分流進樣,毛細管柱的入口端一定要伸過分流進樣器的分流出口(圖1A),亦就是使毛細管柱的入口處于載氣的高流速區(qū)域。如果毛細管柱的入口在流進樣器的分流出口以下(圖1B),處于載氣的低流速區(qū)域,得到的色譜圖還不如填充柱,所以必須將毛細管的入口伸過分流進樣器的分流出口,這樣才會得到尖銳的峰形。對于分流/不分流進樣,毛細管的入口應(yīng)接到進樣器的底部(圖1c),這樣可以使汽化管中的樣品完全進入柱子,也不會出現(xiàn)氣流清洗不到的“死區(qū)”。
1.2毛細管柱與檢測器的連接在毛細管連接到檢測器之前,先接通載氣,看一下柱子的出口是否有載氣通過,(將柱子出口浸入清水中看是否有氣泡出現(xiàn))如果沒有載氣從柱子出來,說明柱前的系統(tǒng)中有的地方漏氣或柱子堵塞,應(yīng)找出原因加以解決。然后將柱子的未端盡可能的伸到檢測器(FID)的噴嘴以下的1~2厘米處(但不能超過噴嘴如圖2 ,并使柱子的出口處于氣流的流速區(qū)域(即氫氣引入口以上),如果柱子不能直接伸到檢測器的噴嘴下1~2厘米處,但必須伸到尾吹氣入口的上部使柱子的未端處于氣流的高速區(qū)域。圖2 毛細管柱與檢測器的連接示意圖
1.3分流比的測定與選擇
分流比可以定義:樣品完全汽化時與載氣充分混合后,樣品通過分流進樣器進入柱子的流量FC與通過分流器的流量F分流之比:
分流比= FC/F分流 (式1)
有的人把分流比定義為:樣品進入汽化室后,進樣器中總的流速=FC十F 分流與柱
流速FC之比:
分流比=FC/(FC +F分流) (式2)
例如,柱子出口流 速為1ml/分,分流器放空的流速為99ml/分,則分流比為100:1 ,因為柱流速FC比分流流速小得多,所以(式1)、(式2)的結(jié)果很相近,F(xiàn)C和F 分流可通過皂沫流量計測量。如果載氣通過毛細管柱的流量很小,用皂沫流量計不容易測量,F(xiàn)C也可以通過計算求出:
FC= 60uπr2
其中u為載氣的平均線速度,單位厘米/秒。u可以通過進樣后用某物質(zhì)的保留時間求得,某物質(zhì)可以用甲烷、等均可,要求是色譜柱對該物質(zhì)的吸附要小,一般以甲烷為宜,
具體計算方法為:
u=柱長(厘米)/保留時間(秒)
分流比及分流有大小靠分流閥進行調(diào)節(jié),選擇適當(dāng)?shù)姆至鞅纫埠苤匾?。如果分流比很小,樣品大多?shù)進入柱子、容易使峰變寬,形成前伸峰。分流比一般選擇在1:100~200之間,這時樣品的起始組分的譜帶擴展很小,出峰尖銳。對一根0.25mm內(nèi)徑的毛細管柱,用N2作載氣,流速0.3~0.4ml/分,則分流流量調(diào)到50ml/分左右即可。在毛細管分流進樣系統(tǒng)中一般以柱頭壓力來恒量柱流量的大小,下表給出一些常用的毛細管柱在標(biāo)準(zhǔn)線速度的情況下的柱頭壓力:
柱內(nèi)徑
柱長度
0.2mm
0.25mm
0.32mm
0.53mm
15m 0.06Mpa 0.039Mpa 0.024Mpa 0.009Mpa
25m 0.1Mpa 0.065Mpa 0.04Mpa 0.016Mpa
30m 0.13Mpa 0.08Mpa 0.048Mpa 0.019Mpa
50m 0.22Mpa 0.14Mpa 0.08Mpa 0.032Mpa
上表所使用的載氣為氮氣,線速度為20cm/秒。或氫氣,線速度為40cm/秒。1.4尾吹氣流量的測量與選擇毛細管色譜分析用FID檢測器時,一定要加尾吹氣,一般用空氣或N2氣。加尾吹氣的作用之一是減少柱后死體積對色譜峰造成的擴散,之二是保證FID有合適的氮氫比。FID系質(zhì)量型檢測器,適當(dāng)?shù)卦黾游泊禋饪商岣邫z測的靈敏度(圖3),但尾吹氣太高,會引起基線不穩(wěn)以至滅火,圖3尾吹氣流速對峰高的影響尾吹氣太低,會引起色譜峰拖尾、對毛細管柱效損失大大。尾吹氣流量一般在20-30ml比較適合,可用皂沫流量計來測量。