气相色谱仪进样系统

气相色谱仪进样系统
第一部分是概述在气相色谱分析中,由于样品成分、样品性能、样品状态、样品含量、色谱柱类型、分析目的和分析要求不同,需要采用不同的进样系统。进样系统的结构、进样系统的材料、进样方式、进样温度、进样时间、进样量、进样工具、进样的准确性和重复性等都将有助于定性和气相色谱仪定量分析结果的影响,进样系统是气相色谱仪分析误差的主要来源之一。气相色谱仪进样系统的种类很多,按其结构特点可分为填充柱进样系统和毛细管柱进样系统。第 2 节 气体填充柱色谱进样系统气填充柱色谱仪进样系统包括大气气体进样系统、液体进样系统、柱上进样系统和液体自动进样器等。 1、常压气体采样系统: 1、常压气体取样装置: (1)通用医用液体注射器: 1)优点:简单灵活。 2)缺点:定量误差大,重复性误差在2.5%左右。这是由于进样时柱前压力高于大气压,导致气体样品沿进样针筒内壁渗透。虽然可以在针管内壁涂一层真空硅脂来提高气密性,但是硅脂对碳氢化合物有吸附作用,定量误差仍然很大。 (2) 高密闭注射器:重复性有所提高,但目前价格相对较高。 (3) 喷射阀:操作简单,速度快。分析结果更准确,重复性误差小于0.5%。环境温度和压力变化时校准方便。可直接用于高压气体进样。 2、喷射阀: (1) 类型:
有六通阀、八通阀、十通阀、十二通阀等。 gc分析已进入痕量分析范围。例如,氦电离检测器要求气路系统,尤其是采样系统,必须保持非常好的气密性。任何气体渗透痕迹都会导致分析失败。必须使用带有隔离层的防扩散注射阀,通常使用流动氮气作为屏障。 (2) 操作方式:有手动控制和自动控制。气动和电动自动控制。 (3) 结构:有滑阀和旋转阀(60度)。旋转阀芯有扁平阀芯和锥形阀芯。 (4)阀芯材料:主要包括聚四氟乙烯和含石墨的聚酰亚胺复合材料。 (5) 工作温度: 1)聚四氟乙烯阀芯:最高200℃,一般75℃为宜。 2)复合材料:高达300~350℃,耐压高,密封性好,寿命长,但对某些元件可能有吸附作用。
(6) 循环:有0.25ml、0.5ml、1ml、2ml、3ml、5ml、10ml等。 (7) 安装位置: 1)烘箱外安装:方便,但死体积大,温度不易控制。 2)安装在烘箱内:不方便,死体积小,易于保持温度和控制温度。 (8) 连接方式: 1)阀门出口直接与色谱柱入口相连:死体积小,但不能进样液体样品(无汽化室)。 2)串联在气化室载气入口处:安装方便,对柱效影响轻微,不影响液体样品从进样口进样。 3)使用辅助载气通过阀门出口直接插入气化室进样口:拆装方便,有利于提高分辨率,但用户难以实现。 (9) 阀门温度:理论上,为了保证注射量的准确性,阀门温度必须恒定。实际操作取决于要求。对于yong久性气体分析,常温操作可以充分保证分析精度要求。
(10)连接管道的温度:特别是如果阀门安装在柱箱外,则样品中组分的沸点过高。除了阀门的温度控制外,连接管道也应适当加热。但对管道的温度控制要求不高,一般采用低压大电流加热。 (11) 载气流量:载气流量与定量环体积成正比,一般分析不小于20ml/min。如果载气流量太小,可能会降低柱效。过大的载气流量不利于浓缩型检测器对低浓度组分的检测。 (12) 耐腐蚀性:不锈钢的耐腐蚀性较差。使用中应注意阀门内强酸强碱成分的吸附及阀体和管道的腐蚀。长期使用时,阀体和管路应采用耐腐蚀材料(镍)。 (13) 峰展宽问题:与其他进样技术相比,阀进样具有更宽的样品峰,对填充柱分析影响不大。但在毛细管柱分析中,必须注意载气流量、分流比、衬管规格和进样技术等进样操作条件的选择。在某些情况下,还应考虑低温再浓缩和程序升温技术。 (14)液阀注射注意事项: 1)由于液体在汽化过程中体积膨胀数百倍,所以注射量不宜过大。
2) 样品中含有不能*汽化的成分,会影响下一步分析或造成鬼峰。您可以先汽化样品,然后使用阀门注入样品。 3、气阀喷射: (1)阀门选择:根据分析要求(阀门工作原理、阀门结构和阀门材料)选择不同的进样阀。 (2)阀门气密性:不同阀门的气密性差异很大(0.1~0.6mpa),根据分析要求保证不漏气。 (3)阀门安装位置:为了不影响进液和取样,通常在气化室的入口处串联阀门,但这增加了死空间。当分析要求较高时,最好穿过气化室连接色谱柱或将阀载气出口通过隔垫插入色谱柱(堵住气化室入口)。 (4)阀门温度:当环境温度较低时,样品可能发生冷凝,或气体样品中含有少量液体,应考虑阀门(包括进入仪器的管道)的温度,可将阀门置于色谱柱内箱体或阀门单独加热以控制温度。
(5) 样品前处理:防止含有灰尘、机械颗粒和高沸点杂质的样品直接进样,否则未经预处理的样品进入阀门会影响阀门的气密性。 (6) 抽样方法:为了防止环境中的气体成分对样品的污染或干扰,最好像液体样品一样用大注射器注入定量环,不要使用橡胶管或塑料管。由于管材本身不纯,橡胶管和塑料管原则上都具有渗透作用,这在痕量分析中尤为不利。 (7) 采样工具:目前常用的采样工具有金属涂层气袋、大注射器和专用气瓶。除非要求极低,否则很少使用气囊和塑料袋进行抽气。特别注意采样袋中芳烃在长期存放过程中的损失,以及采样减压阀中乙炔浓度的变化。 (8) 循环音量:气体进样量引起的峰展宽远小于色谱柱扩散引起的峰展宽。一般色谱条件下用于气体分析的定量环体积通常为1~5ml,在灵敏度满足要求的情况下应尽量小。估算所用分析系统最佳定量环体积的方法是从最小定量环进样并增加定量环体积,直到获得最大峰高。将最大峰高的
半峰宽时间乘以载气流速。是最佳循环体积。如果继续增加定量环体积,如果色谱峰只变宽而高度没有变宽,则说明增加定量环体积会影响分离。 (9) 样品在回路中的压力:由于气体的含量与压力有关,为保证每次进样的重复性,取样后回路压力应与大气压平衡。一般采样20~30s后平衡。 (10) 清洗回路取样量:因为气体样品的浓度不同。输入较高浓度的样品后,输入较低浓度的样品。为防止环路中原有高浓度样品的干扰,取样时必须用新的样气清洗环路。清洗气体的用量应大于回路容积的5倍。实际影响可以通过峰值重现性来判断和选择。 (11) 阀门转速:阀门应快速旋转,不要停在中间。根据阀门的工作原理,在阀门转动的瞬间,载气将被切断,原柱前的压力会突然下降。当旋转进样到位时,柱前压力会突然升高并恢复到原来的值。转速过慢或中途停转,柱前压力突然升高会损坏柱;高灵敏度分析时会出现异常峰,甚至会影响分离的重复性或无法定量。
(12) 阀门注射后的停留时间:阀进样后的停留时间取决于进样后基线波动、定性和定量重复性的要求。一般最好在进样几秒后(在第一个色谱峰出现之前)将阀门旋回进样位置,这样容易消除阀门密封性差和定量环体积过大对基线的影响或峰值输出。 (13)阀门拆装清洗:阀门气密性差或被污染,可拆卸清洗。阀体和阀芯的密封面只能用柔软的棉布擦洗。溶剂应为易挥发的正己烷、丙酮和氯仿等,然后用干燥空气吹干。用于 ecd 分析的进样阀应避免使用含卤素的碳氢化合物(如氯仿)作为清洁剂,因为这些溶剂会以痕量水平长期存在并产生奇怪的峰。 4、针管进样和阀门进样无法分析的气体样品: (1)气体温度接近其露点。 (2) 气体中的有效成分会与采样系统发生反应。 (3)气体压力高于0.35mpa。
(4)气体压力低于大气压。 (5) 输送到分析现场的气体将被冷却。 (6) 气体中的某些成分不稳定,可能会进一步反应。二、液体取样系统:汽化室是一种将液体或固体样品瞬间加热成蒸气并保持化学性质不变的装置。当早期气化室的金属表面在250-300℃时,催化效果会增强,如类固醇和中草药中的许多成分会发生变化。为此,设计了内衬玻璃的气化室,即将石英玻璃衬里插入金属气化室,避免样品与金属表面接触。目前气化室的结构多种多样,一个好的气化室应该具备以下几点: 1、配备热容量足够大的金属块。目前常用的是不锈钢,其次是铜。 2、温度可控制在50~450℃。为确保重复性,温度控制精度应小于±0.5°c。由于目前色谱柱所允许的最高温度的限制,大多数分析进样口的温度都低于400°c。 3、气化室体积小,内径小,有助于提高衬管内载气速度,避免气化后样品扩散,获得更理想的峰形。但汽化室的容积应大于汽化后的样品体积,否则会造成样品溢出,峰宽变宽。
4、载气进入气化室前应预热,以保持气化室的温度,防止样品再次冷凝。 5、气化室的大小,保证了用普通注射器进样时,可以将样品注入理想的气化区。 6、气化室内壁有足够的惰性,对样品无催化分解作用。内壁的光洁度应足够高。 7、气化室*,避免反吹样品。 8、具有吹隔功能。当隔垫要求较高时,应进行时效处理,但仍无法避免材料中的低分子成分。当气化室在高温下操作时,注射过程中橡胶材料可能分解或溶剂可能残留在隔膜上。如果没有隔垫吹扫功能,这些污染物可能会进入色谱柱并形成鬼峰。隔垫吹扫气路本质上是一种将隔垫与样品汽化区隔离开的结构,即将载气从1~3ml/min的流量中分离出来,从隔垫底部吹出。即使污染物从隔垫中流出,也会被吹扫气流带出气化室。因此,对于微量和痕量分析,隔垫吹扫功能*。如果不具备隔垫吹扫功能,为了消除隔垫的影响,最好使用带有聚四氟乙烯薄膜的耐高温硅橡胶垫,并且在操作过程中尽量保持隔垫较低。 9、结合不同注射工艺的要求,尽量通过简单的组合来满足不同的需求。 10.易于维护、拆卸和清洁。从上面的分析可以看出,设计一个能够满足各种需求的进样系统是不可能的。因此,不同适用范围的仪器需要配备不同的采样器。 3、柱上进样系统:为克服一般气化室气化过程中组分的溶质膨胀、反吹和热分解,可用针头比较长的注射器将样品直接注入填充柱顶部固定相,液体样品瞬间汽化,然后进入填充柱的第一塔板,提高柱效。这种进样方法称为柱上进样。为了适应不对于沸点相同的样品,有两种类型的柱上进样:加热和未加热。对于加热柱上进样,色谱柱的固定相应安装到最高温度,但不要装满。色谱柱未填充固定相的部分长度限于进样针不穿过固定相的点。 1.特点: (1) 特别适用于痕量杂质的分析(如农药残留分析)。 (2) 可以使用程序温度。 1)分析微量杂质时,可在初始柱温较低时进样,溶剂会迅速跑掉,待温度升高后被测组分被赶出,与浓度相等。 2)对于低沸点样品,柱上进样的分析准确度非常好。但当组分的沸点高于250℃时,很难瞬间蒸发。 2、注意事项: (1)为防止进样针损坏,最好使用玻璃棉作为阻挡色谱柱固定相的材料。 (2)柱上进样操作的关键是进样针必须插入足够的深度,否则其优势将无法发挥。 (3) 一般可将快速气化室改为柱上进样。 4. 液体自动进样器:液体自动进样器可以使用注射器和阀门进行自动进样。目前,通常使用注射器将样品注入气化室。带自动进液的注射器可完成自动进样、计量、进样和清洗。可根据说明选择样品和清洗溶剂。样品和溶剂瓶放置在自动控制的转盘上。有数百个。每个样品的进样次数和每次进样后的清洗次数均可轻松编程和选择,并可在分析过程中进行清洗。定量分析和定性分析的重复性误差均小于1%。随着科学技术的发展,液体自动进样器已经不再只是简单地模拟手动自动进样,还逐渐与样品制备相结合,自动完成一些样品制备操作。液体自动进样器的主要功能是: 1、可变采样速度。快速进样可以有效消除进样针尖的歧视现象,缓慢进样可以保证高粘度样品的有效进样。 2、扩大了进样量和进样器的选择范围,实现了大体积进样。 3.适用于多种注射技术。 4. 采样深度可以改变。 5、具有实时调整和编程功能。分析任务和序列可以随时插入和调整,以进一步自动化 gc 分析。液体自动进样器可实现全自动操作,提高分析效率、重复性和准确性。但目前液体自动进样器的结构还比较复杂,只有在样品种类多、分析次数多的情况下才能有效。
关键词:气相色谱仪 色谱柱 色谱仪 喷射阀 旋转阀

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