氣相毛細(xì)管色譜柱有直接進(jìn)樣、分流進(jìn)樣、不分流進(jìn)樣、冷柱頭進(jìn)樣和程序升溫氣化進(jìn)樣五種不同操作方式,各操作方式的原理和影響因素各不相同。
一、大口徑毛細(xì)管柱的直接進(jìn)樣
內(nèi)徑≥0.53mm的毛細(xì)管柱稱為大口徑毛細(xì)管柱,由于其內(nèi)徑比一般毛細(xì)管粗,柱的樣品容量為填充柱的1/10~1/20,介于填充柱和常規(guī)毛細(xì)管柱之間,柱內(nèi)載氣流速可高達(dá)10~20mL/min,因此只需將氣化室的內(nèi)襯管和柱接頭稍加改進(jìn),就可采用填充柱的進(jìn)樣口直接進(jìn)樣。
二、分流進(jìn)樣
它是毛細(xì)管氣相色譜優(yōu)先選擇的進(jìn)樣方式,注入樣品后大部分樣品被放空,僅有約1/100的樣品進(jìn)入毛細(xì)管柱,分流比可在1/20~1/200的范圍調(diào)節(jié)。適用于大部分氣體或液體樣品的分析,尤其對(duì)未知樣品使用分流進(jìn)樣,可保護(hù)毛細(xì)管柱不被沾污,防止柱效降低。
分流進(jìn)樣方式,由總流量閥控制載氣的總流量,載氣進(jìn)入氣化室分成兩路,一路作為隔墊吹掃氣,流量?jī)H為1~3mL/min。另一路進(jìn)入氣化室與氣化的樣品蒸氣混合后再分為兩部分,其中大部分經(jīng)分流口放空,僅小部分進(jìn)入毛細(xì)管柱。若載氣總流量為104mL/min,隔墊吹掃氣設(shè)置為3mL/min,則101mL/min進(jìn)入氣化室,當(dāng)分流流量為100mL/min時(shí),柱內(nèi)流量?jī)H為1 mL/min,此時(shí)分流比為1/100。應(yīng)看到此氣路設(shè)計(jì)將柱前壓調(diào)節(jié)閥安裝在分流氣路上,在載氣總流量不變的情況下,提高柱前壓,使柱流速增大,可加快分析速度;若保持柱前壓不變,通過調(diào)節(jié)總流量閥可改變分流比,即總流量愈大,分流比也愈大。
分流進(jìn)樣時(shí),氣化室的內(nèi)襯管大部分都不是直通式,管內(nèi)有縮徑處或裝有燒結(jié)板,在縮口處放置有玻璃珠或硅烷化玻璃毛,以增大與樣品接觸的面積,保證樣品*氣化。填充物應(yīng)位于襯管的中間溫度高處,也是注射器針尖所達(dá)到處,可減少分流歧視。
分流歧視是指在一定分流比的條件下,由于樣品中不同組分的沸點(diǎn)差異,而造成它們的實(shí)際分流比是不同的,因而會(huì)造成進(jìn)入毛細(xì)管柱的樣品組成不同于原始樣品的組成,從而影響定量分析的準(zhǔn)確度。消除分流歧視的方法是在柱容量允許的條件下,依據(jù)樣品濃度盡量采用小的分流比,并盡量使樣品快速氣化。
三、不分流進(jìn)樣
當(dāng)分流進(jìn)樣不能滿足對(duì)分析靈敏度的要求,或分析含有大量溶劑的樣品中痕量組分時(shí),才使用不分流進(jìn)樣技術(shù)。
為消除溶劑效應(yīng)可采用瞬間不分流技術(shù),即當(dāng)進(jìn)樣開始時(shí)關(guān)閉分流電磁閥,使系統(tǒng)處于不分流狀態(tài),此時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的載氣,僅為進(jìn)入毛細(xì)管柱和隔墊清掃所需的載氣量(3~5mL/min),然后向氣化室注入2~3uL樣品,經(jīng)30~80s,待大部分氣化樣品開始進(jìn)入毛細(xì)管柱,立即開啟分流電磁閥,使系統(tǒng)處于分流狀態(tài)。此時(shí)存留在氣化室的大部分溶劑氣體(顯然也包括約5%的樣品組分)很快從分流口放空,從而明顯地消除了溶劑拖尾,使分流狀態(tài)一直保持到分析結(jié)束,就可將原來(lái)被掩蓋在溶劑拖尾峰中的組分分離出來(lái)。
由上述可知不分流進(jìn)樣不是不分流,而是一種將瞬間不分流與大部分時(shí)間分流相組合的進(jìn)樣方式。為獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果,如何確定瞬間不分流的時(shí)間間隔,就成為操作的關(guān)鍵。使用不分流進(jìn)樣時(shí),樣品進(jìn)入毛細(xì)管柱的量比分流進(jìn)樣多,并利用了溶劑效應(yīng)(又稱溶劑聚焦),使與溶劑揮發(fā)性相接近的微量組分被濃縮在尚未揮發(fā)的溶劑中,從而獲得微量組分的狹窄譜帶并提高了分離度,還可提高檢測(cè)的靈敏度和定量測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。
當(dāng)采用不分流進(jìn)樣方式時(shí),氣化室溫度設(shè)置可比分流進(jìn)樣時(shí)稍低一些,以使樣品在氣化室滯留時(shí)間長(zhǎng)一些,氣化速度稍慢一些。但此溫度下限應(yīng)能保證待測(cè)組分在瞬間不分流時(shí)間間隔內(nèi)能*氣化。進(jìn)樣后應(yīng)盡量采用程序升溫方式操作,以保證溶劑聚焦的良好結(jié)果。進(jìn)樣量不宜超過2~3uL,應(yīng)采用容積大的內(nèi)襯管,否則會(huì)產(chǎn)生樣品倒灌;進(jìn)樣速度應(yīng)快些,進(jìn)樣速度的重現(xiàn)性會(huì)影響分析結(jié)果的重復(fù)性。
四、冷柱頭進(jìn)樣
對(duì)受熱不穩(wěn)定的樣品,可將其直接注入處于室溫或更低溫度下的毛細(xì)管柱柱頭。此時(shí)氣化室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):無(wú)加熱裝置,但有冷空氣或制冷劑(液態(tài)N2或CO2)的入口和出口;注射針入口處無(wú)進(jìn)樣隔墊,但有一停止閥可阻止或允許注射針將樣品注入冷柱頭。進(jìn)樣時(shí),先把注射針頭插入進(jìn)樣通道,停在停止閥上部,再開啟停止閥,將針頭插到毛細(xì)管柱頭上,快速注射(約0.5uL)樣品,然后將注射針頭提回到停止閥上部,關(guān)上閥門,拔出注射針,立即開始程序升溫分析。
冷柱頭進(jìn)樣的優(yōu)點(diǎn)是消除了寬沸程樣品組成的失真和受熱不穩(wěn)定樣品的吸附與分解;分離的柱效高,靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度都比較高。缺點(diǎn)是僅適于分析濃度簇0.1%的樣品,對(duì)高濃度樣品需稀釋后再進(jìn)樣,否則引起柱超載;的細(xì)長(zhǎng)注射針頭操作不當(dāng)易損壞;長(zhǎng)期使用柱頭易被污染;各組分的保留值重復(fù)性較差。
冷柱頭進(jìn)樣遠(yuǎn)不及分流進(jìn)樣、不分流進(jìn)樣使用得那么普遍,冷柱頭進(jìn)樣器不是氣相色譜儀的標(biāo)準(zhǔn)配置,是需另購(gòu)的選件,會(huì)增加分析成本。
五、程序升溫氣化進(jìn)樣(PTV)
將氣體或液體樣品注入氣化室處于低溫的內(nèi)襯管后,立即按設(shè)定的程序升溫步驟,迅速提高氣化室的溫度,再實(shí)現(xiàn)樣品的快速氣化。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:
①氣化室既有實(shí)現(xiàn)快速升溫的程序升溫電熱裝置,又有可使之快速降溫的半導(dǎo)體制冷裝置或可通入制冷劑(液態(tài)N2或CO2)的進(jìn)、出口通道;
②配有分流閥,可實(shí)現(xiàn)分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣;
③進(jìn)樣口可采用無(wú)隔墊進(jìn)樣頭,配有的停止閥,也可配備有隔墊的進(jìn)樣頭。