大体积进样技术
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大体积进样技术在环境分析中的应用汤凤梅;倪余文;张海军;陈吉平【摘要】在毛细管气相色谱法(CGC)中,采用大体积进样技术(LVI),即使用能够容纳大体积样品的进样装置以及增加可控时间的溶剂蒸汽放空装置,可以满足环境样品中超痕量组分的分析要求,简化样品浓缩步骤以及实现液相色谱(LC)与CGC的在线联用.针对分析物的性质、毛细管柱的规格和分析的目的已发展了多种LVI.本文总结了几种常见的LVI,包括柱头进样(OCI)和程序升温进样(PTV),以及近年来发展的一些新技术,如在柱同时溶剂浓缩进样、样品直接引入进样/复杂基质进样和同时溶剂冷凝无分流进样,阐述了各种进样技术的基本原理及其与样品提取、LC纯化在线联用的方法在环境分析应用中的一些最新研究进展.【期刊名称】《色谱》【年(卷),期】2010(028)005【总页数】7页(P442-448)【关键词】大体积进样技术;毛细管气相色谱;环境分析;检测;综述【作者】汤凤梅;倪余文;张海军;陈吉平【作者单位】中国科学院大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023;中国科学院大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023;中国科学院大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023;中国科学院大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023【正文语种】中文【中图分类】O658有机污染物在环境介质中普遍存在,可以通过大气、水、生物体进行远距离迁移,并且随着食物链网不断进行富集,对生态环境和人类健康造成潜在的危害。
为了能准确评价这些化合物的来源及其分布情况,建立一种复杂基质中有机污染物的准确、快速、简便地测定方法具有重要的实际意义。
在毛细管气相色谱法 (CGC)中,采用大体积进样技术(LVI),即使用能够容纳大体积样品的进样装置以及增加可控时间的溶剂蒸汽放空装置,可以在不影响色谱分离度的同时,大幅度地提高分析方法的灵敏度,简化和取消样品浓缩的步骤,减少挥发性有机污染物的损失以及实现样品提取和检测的在线联用,因此近年来LVI在环境样品分析中取得了广泛的应用[1-5]。
第19卷第3期化 学 研 究V o l.19 N o.3 2008年9月C H E M I C A L R E S E A R C H S e p.2008大体积进样不分流气-质联用测定二噁英务宗伟(洛阳市辐射环境监督管理站,河南洛阳471002)摘 要:利用大体积进样技术结合气相色谱-质谱仪器,对二噁英的测定效果进行了研究.对进样量1,5,10,25,50μL和100μL的色谱图进行了分析,同时与传统分流/不分流进样技术进行了对比.对比和研究表明:使用大体积进样方式完全可以代替传统分流/不分流进样技术,并且不影响色谱分离度,又可以大幅度提高仪器分析的灵敏度.关键词:气相色谱-质谱联用;大体积进样;分流/不分流进样;二噁英中图分类号:O623.7文献标识码:A文章编号:1008-1011(2008)03-0091-04D e t e r m i n a t i o no f D i o x i nb y G C-MSC o u p l e d w i t hL a r g eV o l u m e S p l i t l e s s I n j e c t i o nMe t h o dW UZ o n g-w e i(L u o y a n gR a d i a t i o nE n v i r o n m e n t a l S u p e r v i s e S t a t i o n,L u o y a n g471002,H e n a n,C h i n a)A b s t r a c t:P e r f o r m a n c e f o r d i o x i n d e t e r m i n a t i o n b y g a s c h r o m a t o g r a p h y-m a s s s p e c t r o m e t r y c o u p l e d w i t hl a r g e v o l u m e i n j e c t i o n w a s s t u d i e d.T h e c h r o m a t o g r a m s o f t h e i n j e c t i o nv o l u m e o f1,5,10,25,50a n d100μL w a s a n a l y z e d.T h e c o m p a r i s o nb e t w e e n l a r g e v o l u m e i n j ec t i o n a nd t r a d i t i o n a l s p l i t/s p l i t-l e s s i n j e c t i o n s h o w e d t h a t t h e s e p a r a t i o n p e r f o r m a n c e w a s n o t a f f e c t e d a n d a n a l y t i c a l s e n s i t i v i t y i s g r e a t-l y i n c r e a s e d.K e y w o r d s:g a s c h r o m a t o g r a p h y-m a s s s p e c t r o m e t r y;l a r g ev o l u m ei n j e c t i o n;s p l i t/s p l i t l e s s i n j e c t i o n;d i o x i n 二噁英是两类化学结构和毒理学性质相似的三环多氯代芳香烃类化合物的简称[1],包括多氯代-苯并二噁英(P C D D s)和多氯代-苯并呋喃(P C D F s).P C D D s和P C D F s各有75个和130个同族体.2001年,由联合国环境署组织签订了斯德哥尔摩公约,二噁英被列入公约受控的持久性有机污染物[2].二噁英的化学检测方法一般采用气相色谱来进行分离.所用检测器包括电子捕获检测器,质谱检测器等,其中G C-M S联用检测是最常用的方法[3-4].二噁英在环境样品中的含量基本在p g/g或p g/L的水平甚至更低.为了满足二噁英的超痕量分析要求,需要最大限度地降低检测限,提高分析灵敏度.一般通过两种方法来实现:第一种方法是提高分析仪器的灵敏度,第二种方法是增加进样量.对于后一种方法有两种途径可以实现,第一种途径是增加样品提取量,同时加大样品的浓缩倍数后进样,这种方法浓缩率可以达到数万倍.但由于提取器容量的限制,不可能无限的增加提取量,并且增加提取量会造成样品前处理工作量的大大增加.目前将样品提取液浓缩至10至20μL的方法主要是采用氮吹浓缩的方法,要求操作人员十分小心,而且很容易造成样品的损失.第二种途径是采用大体积进样技术.程序升温大体积进样是目前应用最多的一种大体积进样技术.基本原理是在温度较低时用载气将溶剂迅速带走,然后利用可快速程序升温的进样器将样品汽化进样,从而收稿日期:2008-06-20.作者简介:务宗伟(1957-),男,高级工程师,从事环境监测工作.E-m a i l:w z w9939@y a h o o.c o m.c n. 化 学 研 究2008年92实现大体积进样.这种方法最明显的优点是可以在毛细管色谱柱上实现几十甚至上百微升的进样量,从而大大提高方法的检测限.从20世纪90年代,大体积进样技术已经用于环境样品的测定[5].在我国,该项技术被用于分析痕量氯霉素[6],饮用水和地下水中的苯基脲类和三嗪类除草剂[7],空气中的痕量苯[8],毒鼠强和氟乙酰胺[9]等.本实验在已有的实验基础上,结合弗科斯科技有限公司的G C多模式进样系统,对大体积进样模式和常规的分流/不分流模式在分析二噁英的实验中进行了对比评价.1 实验部分1.1 仪器与试剂A g i l e n t6890N气相色谱仪(W i l m i n g t o n,U S A)连接5973质谱仪.G C多模式进样系统O P T I C3(弗科斯科技有限公司,荷兰);大体积进样衬管:P/N o:A100060.所用溶剂为农残级,购自F i s h e r公司.柱效检查标准溶液(E D-935,T C D DC o l u m n P e r f o r m a n c e C h e c k S o-l u t i o n)购自C a m b r i d g e公司,具体描述见表1.表1 柱效检查标准溶液二噁英单体浓度及检测离子峰T a b l e1 C o n c e n t r a t i o n s o f T C D Dc o l u m np e r f o r m a n c e c h e c ks o l u t i o na n di o np e a k 单体含量(n g/μL)检测离子峰(m/z)2,3,7,8-T e t r a C D D100/550320,3221,2,3,4-T e t r a C D D100/550320,3221,4,7,8-T e t r a C D D100/550320,3221,2,3,7/1,2,3,8-T e t r aC D Dp a i r100/550320,3221,2,7,8-T e t r a C D D200/550320,3221,2,6,7-T e t r a C D D200/550320,322)250/550332,3342,3,7,8-T e t r a C D D(13C12)500/550332,3341,2,3,4-T e t r a C D D(13C12 取初始标准溶液10μL,分别稀释至5倍,10倍,25倍,50倍,100倍.初始标准溶液和稀释后的系列溶液分别进样1,5,10,25,50,100μL,以保证在不同体积进样条件下,目标化合物绝对量一致.1.2 大体积进样条件选择进样口的初始温度设为40℃,升温速率为10℃/s,快速升温至280℃.载气为氦气,流速保持在1m L/ m i n,转移时间设为90s.排空流量为50m L/m i n,吹扫流量25m L/m i n.采用溶剂排空模式进样时,主要通过两个过程进行样品分析.第一步进行溶剂的排空.在低温状态下,进行大流量载气的吹扫以便溶剂挥发并由分流阀排出,而待测物被富集保留在衬管填充物上.第二步,待溶剂挥发完全之后,分流阀关闭,进样口温度迅速升高,吸附在填充物上的待测物被迅速解吸下来并被载气转移到色谱柱进行分析.1.3 色谱和质谱条件选择色谱柱:H P-5M S,30m×0.25m m×0.25μm,10,50,100μL进样针.炉温升温程序:80℃(0.5m i n),以8℃/m i n的升温速率升至220℃,再以2℃/m i n的升温速率升至270℃(5m i n).电离方式为电子轰击(E I),采集方式为选择离子检测模式.2 结果与讨论2.1 分流/不分流进样和大体积进样的对比首先,我们采用A g i l e n t6890N的常规分流/不分流进样口,分流比为20∶1,对1μL的标准溶液进行质谱分析,选择离子色谱图见图1.根据E P A1613规定,在分析二噁英进行柱效检测时,2,3,7,8-T C D D与最近的单体1,2,3,7-T C D D间的峰谷与2,3,7,8-T C D D峰高比要<25%.在本文所用的条件下,由图1和图2可以看出已经达到了基线分离.这说明我们所建立的分离条件是符合要求的.然后,我们采用O P T I C3的大体积进样口对100μL的标准溶液进行质谱分析,选择离子色谱图见图2.第3期务宗伟:大体积进样不分流气-质联用测定二噁英93 从左到右的峰依次为:1,4,7,8-T e t r a C D D ,1,2,3,4-T e t r a C D D ,1,2,3,7/1,2,3,8-T e t r a C D D ,2,3,7,8-T e t r a C D D ,1,2,7,8-T e t r aC D D ,1,2,6,7-T e t r a C D D 图1 分流/不分流进样选择离子色谱图F i g .1 C h r o m a t o g r a m u s i n g s p l i t /s p l i tl e s s i n j e c t i o n 从左到右的峰依次为:1,4,7,8-T e t r aC D D ,1,2,3,4-T e t r a C D D ,1,2,3,7/1,2,3,8-T e t r aC D D ,2,3,7,8-T e t r a C D D ,1,2,7,8-T e t r a C D D ,1,2,6,7-T e t r a C D D图2 大体积进样(100μL )选择离子色谱图F i g .2 C h r o m a t o g r a mu s i n g l a r g e v o l u m e i n j e c t i o n (100μL )2.2 大体积进样1.1,2,3,7/1,2,3,8-T e t r a C D D ;2.1,4,7,8-T e t r a C D D ;3.1,2,7,8-T e t r a C D D ;4.1,2,6,7-T e t r a C D D ;5.2,3,7,8-T e t r a C D D ;6.1,2,3,4-T e t r a C D D 图3 六个目标化合物在不同进样量条件下的峰面积F i g .3 P e a k r e s p o n s e s o f s i x t a r g e t c o m p o u n d s u n d e r d i f f e r e n t i n j e c t i o n v o l u m e s对于大体积进样模式,分别进行1,5,10,25,50,100μL 的进样量,每个浓度平行进样三次,计算其峰面积标准偏差.图3显示了六个目标化合物在不同进样体积下的峰响应面积.从上到下的曲线依次为1,2,3,7/1,2,3,8-T e t r a C D D ,1,4,7,8-T e t r a C D D ,1,2,7,8-T e t r a C D D ,1,2,6,7-T e t r a C D D ,2,3,7,8-T e t r aC D D ,1,2,3,4-T e t r aC D D 在不同进样量条件下的峰响应面积.六个目标化合物的三次平行进样的相对标准偏差在2%~12%之间,平均值为7%.这说明在进行二噁英的测定时,用大体积进样技术可以保证样品分析具有很好的重复性.从图2和图1对比可以看出,采用大体积进样模式所得到的峰响应面积比常规的分流/不分流模式的峰响应面积要大.这是因为在使用常规的分流/不分流进样模式时,只有部分被分析物进入分离检测系统,另外一部分1.1,2,3,7/1,2,3,8-T e t r a C D D ;2.1,4,7,8-T e t r a C D D ;3.1,2,7,8-T e t r a C D D ;4.1,2,6,7-T e t r a C D D ;5.2,3,7,8-T e t r a C D D ;6.1,2,3,4-T e t r a C D D 图4 六个目标化合物在不同进样量条件下的峰宽对比F i g .4 P e a kw i d t h o f s i x t a r g e t c o m p o u n d s u n d e r d i f f e r e n t i n j e c t i o nv o l u m e s被分析物被载气吹扫带走,而利用大体积进样技术时,被分析物首先在载体上富集,然后经过快速升温解吸,被载气吹入分离检测系统,所以在被分析物的进样绝对量相同的条件下,大体积进样的峰响应面积要大于常规分流/不分流进样技术,这样就增加了仪器检测的灵敏度.同时,对于在目标化合物进样绝对量一致的前提下,随着进样体积的增加,峰响应面积并没有明显的变化.这说明,随着进样体积的增加,并不影响目标化合物进入分离检测系统的效率.同时还可以观察到,对于100μL 的进样量,峰面积还有一定的增加.2.3 峰宽对比图4显示了进样量从1μL 增加到100μL 时六个目标化合物的峰宽示意图.三次平行进样除了1μL 进样量94 化 学 研 究2008年的峰宽相对标准偏差比较大以外(最大值为31%),其它进样量的峰宽相对标准偏差均在0~14%之间,平均值为3%左右.这说明采用大体积进样可以减少由于进样量所带来的仪器分析误差.从图4还可以看出,从1μL增加到100μL的进样,色谱峰并没有明显的峰形展宽现象.这说明随着进样量的增加,并不影响目标化合物色谱峰的峰形和分离效果.从以上对色谱峰的峰形,峰面积的分析对比可以看到,大体积进样技术并不影响被分析物在仪器上的响应,也没有明显的峰形展宽和拖尾现象发生.在二噁英等痕量超痕量仪器分析过程中,可以用大体积进样技术代替常规的分流/不分流技术.由于在常规进样过程中,常常需要将被分析样品用氮吹的方法浓缩到10~20μL的体积,以便进行自动检测.而使用大体积进样技术,则可以将大量的进样样品最终浓缩到1m L.这样,就减少了氮吹浓缩的时间,简化了分析步骤,节约了样品预处理的时间.另外,由于长时间对样品的浓缩氮吹,可能使部分被分析物挥发而造成误差,而大体积进样技术则可以减少由于氮吹而造成的误差.结论:从以上对比结果可以看出,在二噁英测定时,利用大体积进样方法代替分流/不分流进样方式,在不影响分离效果的同时,可以简化样品分析步骤,节约样品预处理的时间,还能大大提高分析灵敏度.参考文献:[1]L i n d s t römG,H o o p e r K,P e t r e a s M,e t a l.Wo r k s h o po n p e r i n a t a l e x p o s u r e t o d i o x i n-l i k e c o m p o u n 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程序升温大体积进样技术及其在农残和水质检测中的应用浙江省疾病预防控制中心 徐小民气相色谱有4种基本的进样方式,包括常规的分流和不分流进样方式(Split/Splitless)、柱头大体积进样(On-column LVI )和程序升温大体积进样(PTV LVI ,本文简称PTV ),前两种一般进样体积小于2 μL ,后两种则可达到几百微升。
岛津GPC-PTV-GC-MS 联机系统最大进样量可以达到近300μL 。
而单纯的PTV-GC-MS 联机系统的最大进样量也可以达到50μL (?)。
GPC-PTV-GC-MS 联机系统示意图见图1。
V2图1 GPC-PTV-GC-MS 柱连接示意图。
其中:C1:保留间隙柱(5m ×0.53mm ,空柱);C2:预柱(5m ×0.25mm ×0.25μm ,DB-5ms );C3:分析柱(25m ×0.25mm ×0.25μm ,DB-5ms );CC1:两通石英毛细管柱接头;CC2:三通石英毛细管柱接头;V1:GPC 馏分收集阀;V2:PTV 进样口溶剂放空阀。
图2 GPC-PTV-GC-MS 联机系统进样口和炉温程序升温示意图样品进样过程如图2。
PTV进样口初始温度120℃,保持5min后以80℃ min-1升到250℃。
炉温初始温度82℃,保持5min后以8℃ min-1升到280℃。
丙酮、环己烷、乙酸乙酯、正己烷等沸点都小于82℃,在此条件下都能汽化,因此可以作为进样溶剂。
本文GPC-PTV-GC-MS检测农残的进样溶剂采用环己烷+丙酮=80+20,PTV-GC-MS检测水中半挥发性有机物的进样溶剂采用乙酸乙酯。
PTV进样口溶剂放空阀(V2)在进样后处于打开状态,此时样品溶液中的溶剂在120℃下挥发后经过大口径保留间隙柱(C1)、两通柱接头(CC1)、预柱(C2)和三通柱接头(CC2),最后经V2放空。
6.5min后V2关闭,系统切换到主分析柱(C3),此时进样口温度为240℃,大部分农药组分在此温度下已经挥发并进入色谱柱,但是此时炉温为94℃,C1的存在可以保留住部分沸点较低的农药组分,使其不至于随溶剂一起排出。
大体积进样技术《气相色谱方法及应用》一、提高分析灵敏度的方法提高分析灵敏度几乎是分析化学的一个永恒话题。
就GC分析来说,仪器制造者和分析工作者总是设法制造高灵敏度的仪器和开发高灵敬度的方法。
尤其在环境分析、药物分析和食品分析方面,有关法规方法对灵敏度有很高的要求正是这种要求促进了仪器的发展,而仪器的发展有使法规制定者提出更高的检测灵敏度要求,这种互动是循环往复的。
那么在GC 分析中有哪典提高灵敏度的方法呢?1. 样品浓缩样品浓度低于仪器检测限时,采用浓缩方法往往是提高分析灵敏度的有效途径。
比如分析水和食品中的残留农药时,其浓度常常是ppb(10-9g/ml)到ppt(10-12g/ml)级,即使采用不分流进样注射5μL样品。
单一组分的绝对进样量也难达到10-12g。
一般GC检测器是达不到这一检测限的。
所以必须对样品进行浓缩.常用的方法有:(1)液-液萃取之后挥发溶剂,然后再定容;(2)用固相萃取(SPE)进行浓缩。
这两种方法均可使样品浓缩几个数量级,因而广泛应用于实际分析中(参见《色谱分析样品处理》分册)。
但这种浓缩方法的明显缺点是费时、费溶剂、有可能损失样品、以及污染环境。
近几年迅速发展起来的超临界流体苯取(SFE)和固相微萃取(SPME)技术越来越多地应用于色谱分析中。
尤其后者被认为是无溶剂萃取方法,它可与GC直接联用。
实现自动分析。
采用聚硅氧烷涂渍的萃取探头,用于GC/MS分析。
可检侧到水中1~20pg多环芳烃。
这是一种很有用的样品制备方法,目前已有几种极性和非极性探头涂层。
2. 使用选择性高灵敏度检侧器这也是色谱工作者提高分析灵敏度的常用方法。
如分析含卤素化合物时采用ECD,分析含氮和含磷化合物时采用NPD,分析含硫和含磷化合物时用FPD等。
还可用AED、MSD 等较高灵敏度的通用型检侧器(参见《气相色谱检侧方法》分册)。
3. 降低仪器系统噪声仪器系统噪声通常来自两个方面。
一是仪器本身。
如检测器噪声、电路噪声、色谱住固定相流失等;二是样品基质。
如食品萃取物中含有很多杂质。
前者可以通过采用选择性检渊器和低流失色谱柱来实现抑制。
后者则需要对样品进行纯化。
如采用SPE技术.但这同样有费时和样品损失的问题。
另外。
还可以采用顶空进样来消除样品基质的干扰,但这些方法只能很有限地提高灵敏度。
4. 改进进样方式前面已经介绍过不分流进样、冷柱头上进样和程序升温进样技术,它们都可在一定程度上提高分析灵敏度,同时简化样品处理步骤,近年发展起来的大体积进样(LVI)技术更是一种有效提高灵敏度的方法采用比常规GC大几十到几百倍的进样量(5~500μL)就可提高灵敏度一到两个数量级。
目前,很多商品仪器提供这种功能,下面我们就讨论LVI技术及其应用。
二、实现大体积进样的方式涉及到毛细管GC时,人们都会强调柱容量问题。
进样量大时很容易造成超载,从而减低分离度、使峰形畸变,影响柱性能。
但是对于浓度很低的样品,超载问题只与溶剂有关。
所以,只要有效地消除溶剂,不让过多的样品进入色谱柱,就可以加大进样量,以提高灵敏度。
这就是所谓LVI技术。
有些仪器可配置专门设计的LVI进样口,而另一些则是基于已有的进样口设计,附加一些配件来实现LVI。
无论何种配置,其原理都是相同的,一是基于冷柱上进样,.二是基于FTV技术。
(一)用冷柱上进样口实现大体积进样在讨论冷柱上进样口时我们强调它适合于分析热不稳定样品。
当用于LVI时,需要增加溶剂放空装置。
图4-7所示为典型的用冷柱上进样口实现LVI的仪器配置。
其中保留间隙管用于实现样品的溶剂聚焦,预柱则用来进行固定相聚焦。
放空阀开启时,仍有一小的气流通过阻尼管放空,这主要是为了防止放空管中的溶剂气体反扩散进入分析柱。
实际分析中若进样量不大,可不用溶剂放空装置。
保留间隙管直接与分析柱相连,这就是冷柱上进样分析。
当进样量大时,若无溶剂放空装置,保留间隙管和预柱就会超载。
图4-8就说明了这一点。
当进样量小于20μL时[图4-8(a)和(b)],分离结果良好。
而当进样量达到25μL时[图4-8(c)],峰形就严重畸变。
故用冷柱上进样口进行LVI分析时,最好连接溶剂放空装置,这样做的另一个好处是有利于降低溶剂敏感型检侧器(如ECD和NPD等〕的背景噪声,进一步提高分析灵敏度。
用配备溶剂放空装置的冷柱上进样口实现LVI的分析过程如下:进样时和进样后,打开溶剂放空阀,控制柱箱温度使溶剂选择性地汽化。
由于溶剂放空出口的气阻远小于分析柱的气阻,所以大量的济剂气体道过放空阀被排出仪器系统。
当大部分溶剂气体放空后,关闭放空阀,同时开始升高柱温,使残留溶剂和待测样品组分汽化进入分析柱进行分离,GC基木操作条件的优化类似于冷柱上进样。
用带溶剂放空装置的冷柱上进样口实现LVI时重要操作参数是溶剂放空阀的关闭时间。
时间太短会造成分析柱中溶剂超载,影响分离效果;时间太长又会造成低沸点样品组分随溶剂放空,影响分析准确度。
故此参数需要根据所用溶剂的性质(沸点)、初始柱温、载气流速和进样体积进行优化设置。
现在有一种计算机软件可根据相关系数自动计算出合理的溶剂放空时间,简化了用带溶剂放空装置的冷柱上进样口实现LVI时的方法开发。
与冷柱上进样类似,上述LVI技术适合于分析较低沸点样品组分,这是因为通过选择性溶剂挥发可使沸点接近于溶刘的组分保留在预柱中。
此外,这种LVI技术要求样品相对干净(如饮用水提取物等),“脏”的样品(如废水萃取物、食品提取物等)会很快污染保留间隙管和预柱,从而影响后续分析工作。
解决的办法是经常更换保留间隙管和预柱(降低了工作效率,提高了分析成本),二是下面介绍的利用PTV进样口实现LVI。
图4-8 采用冷柱上进样口实现LVI时不用溶剂放空装置的分析结果比较(二)用PTV进样口实现大体积进样前面介绍PTV进样口时。
我们就指出它适合于LVI分析。
事实上,文献报道的LVI应用多数是采用PTV的。
这主要是因为PTV进样时是在衬管中汽化的,不挥发物滞留在衬管中可以保护色谱柱不被污染,故很适合分析“脏”的样品。
尤其是环境污染物,如农药和多环芳烃等。
PTV用于LVI时采用溶剂消除模式,可以用手动进样,也可以用自动进样器进样。
为保证进样的重现性,最好采用自动进样器进样。
配备50μL往射器的普通自动进样器一次可进样25μL。
如果需要更大体积的进样量,可采用分次累积进样方法。
还有一种可变速大体积自动进样器,更适合于LVI分析。
但在具备普通自动进样器的条件下再买一台可变速自功进样器显然会增加分析成本。
采用PTV进样口,用普通自动进样器进行LVI分析的步操如下:第一步,进样和溶剂放空。
进样过程中将柱前压调节为零,以避免或减小柱内载气流速(防止大量溶剂进人色谱柱)。
此时柱温较低,不会发生固定相降解的问题。
而如果使用MSD时柱内仍有一定的载气流量。
与此同时,将分流出口的流最设置为100~150mL/min。
样品以液体状态进入冷的衬管,溶剂及部分低沸点组分随载气从分流出口放空(这与样品浓缩时在液氮吹扫下挥发溶剂的过程相同)。
当大部分溶剂挥发放空后,可进行第二次进样,再重复以上溶剂放空过程口直到完成所需进样最后,衬管中累积了足够的待测物。
注意,待测物的沸点应比溶剂的沸点高100℃以上,否则部分待测物会随溶剂放空。
用分次累积进样时、两次进样之间的时间差对分析结果影响很大。
时间差太小,即进样太快时,衬管内会充满液体,液体样品可能会随载气被故空,导致分析结果偏低。
图4-9(b)就反映了这种情况。
反之。
如果进样间隔太长,挥发性组分就会损失史多,导致分析回收率降低[如图4-9(c)]。
所以,开发一个新的方法时,需要根据溶剂性质,分流出口流量和进样口的初始温度来优化确定进样间隔。
第二步,不分流转移样品。
当最后一次累积进样的溶剂大部分放空后,关闭分流放空阀。
同时将柱前压调节到分析所需值,然后开始进样口程序升温,直到温度达到或接近待测物中最重组分的沸点。
在此过程中,样品组分依次汽化进人色谱柱。
进样口升温速率的快慢主要取决于样品的性质,热不稳定的样品需要较慢的升温速率,以保证待测物不发生热分解口对于热稳定的样品,则最好用最快的升温速率,以使样品组分进人色谱柱的初始谱带尽可能地窄。
在转移样品过程中。
柱箱温度一般设置在低于溶剂沸点30度到高了溶剂沸点20度之间。
如果要测定低沸点组分,则柱箱温度低一些有利于实现其溶剂聚焦;反之,箱温度高一些有利于缩短分析时间.第三步,色谱分离。
当样品转移到色谱柱后。
就开始柱箱程序升温分析。
与此同时,将分流放空出口气流恢复到30~50ml/min。
必要时可以在色谱柱箱升温之前,将分流出口流量调节到1000ml/min,进样口温度升至最高,用2min左右的时间把滞留在衬管中的高沸点残留物汽化放空,以避免其对后续分析的影响。
之后,将分流出门气流恢复到3-50m1/min。
同时开始柱箱程序升很完成GC分析。
在用PTV进行LVI分析时,还应考虑进样口衬管和隔垫问题。
进样口衬管首先要惰性好,以避免样品组分的吸附和分解。
其次是容积要小。
有利于减小样品初始谱带宽度。
第二是比表面要大,足以承受LVI,并加快升温过程中样品组分的汽化速度。
图3-7中I所T衬管是比较适合PTV进样的。
若要分析较低沸点组分,衬管内可填充适量经硅烷化处理的石英玻璃毛或其他填料,以保留低沸点组分。
防止其随溶剂放空而损失。
图4-10就证明了这种效果。
当用空衬管时,十八烷(C18)以前的组分均有损失[图4-10(a) ];当用填充玻璃毛的衬管时,十四烷(C14)也可获得接近100%的回收率。
然而,分析极性化合物时,填充物的活性是一个应该注意的问题。
如果对样品组分的保留作用很强,转移样品进人色潜柱时进样口温度就要更高一些。
用PTV进样口多次累积进样时,隔垫、包括样品瓶的密封垫经多次穿刺后很容易漏气,还可使隔垫碎屑进入汽化室,造成干扰[如图4-10(a)所示]。
故分析过程中要注意检查隔垫并及时更换。
采用无隔垫进样口应该是一个更好的选择。
图4-10 衬管内有无填充物对PTV-LVI分析的影响(a)空衬管;(b)填充优玻璃毛的衬管。