如何提高氣相色譜分析試驗檢測器靈敏度?所用氣相色譜儀特點(diǎn)不同,提高檢測器靈敏度的有效手段不同。目前,對提高檢測靈敏度的研究主要集中在樣品的柱前處理上, 如,冷柱頭進(jìn)樣技術(shù)、吹掃捕集、萃取、熱脫附進(jìn)樣技術(shù)等。
1、提高氣相色譜靈敏度的方法
如何得到更高靈敏度的氣相色譜呢?主要是使用溶劑濃縮的方法,溶劑濃縮的目的是不使用分流進(jìn)樣仍然可以得到尖銳的峰形,惟有如此,才能獲得更好的靈敏度以及更好的分離度。
溶劑濃縮由兩種方法產(chǎn)生:
第一種是在不分流進(jìn)樣和直接進(jìn)樣時(shí)使用:這種方法需要調節柱溫箱,與前者不同的地方是溶劑和分析化合物必須同時(shí)在進(jìn)樣時(shí)在較冷的色譜柱上冷卻凝結;這些凝結的樣品在色譜柱表面形成“樣品泛濫帶”(flooded zone);當溶劑逐漸揮發(fā)時(shí),樣品泛濫帶的面積就逐漸縮小,“樣品泛濫帶”分析物的濃度就漸漸增加。等到溶劑完全揮發(fā)后,分析物就在很小的柱表面范圍上凝結。
第二種是當不分流進(jìn)樣時(shí),液體的樣品揮發(fā)后,在較冷的色譜柱上冷卻凝結:載氣的體積比液體大很多,所以,當樣品冷凝結時(shí),樣品就濃縮在色譜柱的一個(gè)小范圍內。所以說(shuō)不論哪種方法,分析物或是溶劑和分析物必須在柱子的小面積上凝結。
影響樣品在色譜柱上凝結速度的因素有:
色譜柱的初始柱溫,溶劑的揮發(fā)性,還有就是色譜柱固定相的比例。
色譜柱柱溫的初始溫度:
1.基本是最容易也是最快做到的方法,一般說(shuō)來(lái)初始溫度愈低的話(huà),分析物凝結的愈好。
2.建議初始溫度最好設在比最快出峰分析物的沸點(diǎn)低攝氏50度左右,溫度保持的時(shí)間最好就是非分流的保持時(shí)間。
第二個(gè)重要的因素:
色譜柱“固定相比例”(phase ratio):
愈低的固定相比例,意味著(zhù)越厚的膜厚,膜越厚樣品和溶劑越容易溶解在固定相。要改變此因素,也只能試試不同的柱子。這是當改變初始溫度不可能達到的時(shí)候使用的方法。
最后一個(gè)可以改變的因素就是樣品本身:
大部分時(shí)候,樣品本身沒(méi)法改變,但是,可以使用不同的溶劑以增加其效果,例如,溶劑的沸點(diǎn)與初始溫度的差別愈大愈好,例如,柱溫初始溫度是攝氏30度時(shí),樣品使用的溶劑是乙酸乙酯(沸點(diǎn)攝氏77.1度)會(huì )比使用二氯甲烷溶劑好(沸點(diǎn)攝氏39度)。
2、氣相色譜分析實(shí)驗中,如何提高FID的靈敏度?
靈敏度可以反映一臺儀器對待測組分響應值的大小,與信噪比或檢測限結合可評價(jià)一臺儀器的綜合性能指標。在相同檢測限下,儀器的靈敏度越高,儀器性能越好。那么如何提高FID的靈敏度呢?
分析原因:
靈敏度:?jiǎn)挝晃镔|(zhì)量通過(guò)檢測器時(shí),產(chǎn)生的電信號大小稱(chēng)為檢測器對該物質(zhì)的靈敏度。以響應信號(R)為縱坐標,進(jìn)樣量(Q)為橫坐標作圖,可得到通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),該直線(xiàn)的斜率就是檢測器的靈敏度,以S表示:S=△R/△Q
影響FID靈敏度的因素:可以分為FID內因(硬件方面)與外因(操作方面)。FID硬件方面的因素包括噴嘴孔徑的大小、收集極與極化極間的位置、極化極與噴嘴的相互位置等;操作方面的影響因素包括氮氣/氫氣(N2/H2)流量比、放大器輸入電阻的大小及輸出電路衰減值、進(jìn)樣口、色譜柱、氣路和FID噴嘴的清潔度等;
3、 解決方案:
因為FID硬件方面對靈敏度的影響,在色譜儀出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)基本確定,對于操作者而言,已經(jīng)不能改變。下面主要從操作方面介紹如何提高FID的靈敏度。
①氮氣/氫氣(N2/H2)流量比N2/H2流量比會(huì )明顯影響靈敏度:
各生產(chǎn)廠(chǎng)家的結構設計不同,N2/H2比最佳值也不同,可用實(shí)驗來(lái)確定,一般情況下,N2流量比H2流量大些,一般N2:H2是(1:1.5)~(1:1)范圍為宜。若噴嘴孔徑為φ0.4mm,載氣流量可在20~30mL/min;若噴嘴孔徑為φ6mm以上,流量可在40~50mL/min左右為佳。其中,毛細管色譜的尾吹氣,除了減少組分的柱后擴散效應外,另一個(gè)主要作用是保證最佳N2/H2比,用來(lái)保證最佳靈敏度。
②空氣流量:
空氣流量小于200mL/min時(shí),流量大小對靈敏度有一定影響,一般大于250mL/min條件下,空氣流量對檢測器靈敏度有很大的影響。
③放大器輸入電阻與輸出電路衰減值放大器輸入電阻與輸出電路衰減:
放大器輸入電阻的大小決定放大器的電流放大倍數,影響FID靈敏度,輸入電阻大,靈敏度高,但噪聲會(huì )增大,在調節放大器輸入電阻大小時(shí),要兼顧儀器的信噪比。放大器的輸出電路衰減值,有1/10、1/25、l/S0,各生產(chǎn)廠(chǎng)家不同,內衰減比例也不同,改變或調節內衰減,也可改變FID靈敏度。如瓦里安公司的FID的靈敏度,可設定為9、10、11、12。數字愈大代表靈敏度愈佳,數值差1代表信號以10倍增減。當然,前提是要保證放大器基線(xiàn)穩定。
④進(jìn)樣口、色譜柱、氣路和F1D噴嘴的清潔度:
進(jìn)樣口、氣路或FID噴嘴污染,都會(huì )導致FID的靈敏度下降,因此在使用過(guò)程中需要保持進(jìn)樣口、色譜柱、FID噴嘴和氣路的清潔,定期更換進(jìn)樣墊、襯管和石英棉,同時(shí)對FID進(jìn)行清洗。
4、案例分析:
在采用HP-PONA色譜柱和FID對C1~C8烴類(lèi)進(jìn)行定性定量分析時(shí),發(fā)現在相同組分同樣進(jìn)樣量下,同種物質(zhì)的峰面積僅為原來(lái)的80%,通過(guò)對色譜線(xiàn)路進(jìn)行試漏,排除了管路漏氣的因素,說(shuō)明物質(zhì)峰面積的下降應該是儀器的靈敏度減低了80%。
對色譜所用載氣氮氣、氫氣、空氣和尾吹氣氮氣進(jìn)行了檢測后,發(fā)現尾吹氮氣被關(guān)閉。采用毛細管柱時(shí)所用載氣(氮氣)的流量?jì)H為5mL/min,而氫氣的流量為40mL/min,氮氣與氫氣比例嚴重失調所致。把尾吹氣氮氣流量調節閥設定到原來(lái)位置后,再進(jìn)行測定,該物質(zhì)的色譜峰面積恢復了正常。
小結
氣相色譜儀出廠(chǎng)后它的靈敏度基本上是固定了,我們所能做到的是最大程度地發(fā)揮出它固有的性能:
1.優(yōu)化H2和Air的比例,使樣品充分離子化;
2.優(yōu)化尾吹氣流量(25~35mL/min),在改善分辨率的同時(shí),使峰變窄變高,也相當于改善了靈敏度;
3.保持進(jìn)樣口,FID 噴嘴和氣路的清潔,定期更換進(jìn)樣墊、襯管和石英棉;
4.用高純度的氣(載氣、H2、Air和尾吹氣),也能使噪音變小,靈敏度也就增加了;
5.用好的毛細柱,也能使噪音變小,靈敏度也就相應增加了。