氣相色譜常見出峰異常問題的原因及解決辦法
以下由武漢泰特沃斯科技有限公司色譜技術人員就比較常見的造成出峰異常的問題原因進行分析,并討論可行的解決辦法。氣相色譜作為一種成熟穩(wěn)定的分離、分析技術,在石油化工領域應用非常廣泛,武漢泰特沃斯科技有限公司,是國內(nèi)領先的氣相色譜儀供應商。利用氣相色譜分析技術進行定性、定量檢測時,出峰異常問題的出現(xiàn)往往會給結(jié)果判定帶來嚴重干擾。對氣相色譜分析時這類問題產(chǎn)生的原因進行分析,找出相應的解決辦法, 可以減少處理結(jié)果時的干擾,進而提高分析結(jié)果判定的準確性。
色譜的分析過程是比較復雜的,諸多因素都可以對結(jié)果產(chǎn)生影響,經(jīng)常會出現(xiàn)預料不到的現(xiàn)象,出峰異常就是經(jīng)常遇到的問題之一,一般表現(xiàn)為色譜出鬼峰,色譜峰分不開,色譜峰拖尾,色譜峰出現(xiàn)圓頂峰,進樣后不出峰等,這些問題的出現(xiàn)看似沒有規(guī)律,認真分析大部分有跡可循。
1 鬼峰出現(xiàn)的原因及解決辦法
1.1 進樣口硅膠墊的影響
(1)原因分析。與硅膠墊質(zhì)量和進樣針頭質(zhì)量有關,主要有幾個方面:①進樣針頭質(zhì)量不好,邊緣不夠平整,硅膠墊容易損壞。②硅膠墊使用次數(shù)過多或時間長老化,硅膠墊質(zhì)量不好,材料彈性差,硅膠墊碎屑進入汽化室,便會形成鬼峰。③硅膠墊被污染,如進樣時針頭處附著的樣品液滴被硅膠隔墊所吸附,在之后的分析過程中一點點脫附后進入色譜柱中。
(2)解決辦法。檢查所使用的進樣針及硅膠墊,對質(zhì)量不好的進樣針、使用時間過長或質(zhì)量有問題的硅膠墊進行有針對的更換。
1.2 進樣口、檢測器或襯管和分流平板污染
(1)原因分析 污染產(chǎn)生的原因較多,可以歸結(jié)為以下幾個方面:①長時間未進行色譜儀的定期維護。②待測樣品的組成復雜,進樣口溫度設置不夠高,使樣品汽化不完全,較重的組分滯留在進樣口當中。③汽化室和襯管內(nèi)經(jīng)常會聚集一些沉積物及高沸點物質(zhì),如果碰到某次分析高沸點物質(zhì)時,進樣口溫度升高時就會使聚集的物質(zhì)逸出多余的峰;④在檢測器中和分流平板的凹槽中未揮發(fā)的物質(zhì)會慢慢積累,造成鬼峰無規(guī)律出現(xiàn)。
(2)解決辦法 根據(jù)實際污染情況對儀器的各部件進行清理。①清洗進樣口。首先拆除色譜柱,之后在保證加熱和通氣的前提下,將無水乙醇或丙酮由進樣口注入,重復3~5次,最后加熱通氣干燥進樣口。②更換襯管或清洗襯管。在襯管被污染時可清楚的看到有顆粒物沉積或石英棉顏色變暗,污染嚴重時需要更換新的襯管。清洗襯管的方法: 取出襯管中的石英棉,將襯管浸泡在鉻酸洗液中24小時后取出,再分別用蒸餾水、甲醇、丙酮清洗后干燥。③分流平板的清洗。將分流襯板置于色譜純的甲醇等有機溶劑中進行超聲處理,干燥,注意在拆卸和安裝分流平板的過程中不能直接用手觸摸,以防污染。④檢測器清洗。熱導檢測器:根據(jù)檢測器污染的程度選擇合適的清洗溶劑,將丙酮,乙醚,十氫萘等溶劑裝滿檢定器的測量池,浸泡大約20分鐘左右后傾出,如此重復多次至所傾出的溶液比較干凈為止。如果選用一種溶劑不能洗凈時,可以根據(jù)污染物的性質(zhì)先選用高沸點溶劑進行浸泡清洗,然后再用低沸點溶劑反復清洗。洗凈后加熱驅(qū)出溶劑,安裝回儀器上,加熱檢測器至150℃左右,接通載氣沖洗4小時左右即可使用。
氫火焰檢測器:在污染不嚴重時可以將色譜柱拆下,用管子將進樣口與檢測器聯(lián)接起來,然后通載氣并將檢測器溫度升至120℃以上,從進樣口先注入20μl左右蒸餾水,再注入幾十微升丙酮溶劑進行清洗。當污染比較嚴重時,必須卸下檢測器進行清洗,順序拆下收集極、正極、噴嘴, 若噴嘴是不銹鋼類的材料做成,可以與電極一起,先用細砂紙細心打磨掉臟污部分,再用超聲清洗,最后用甲醇清洗干凈,放入烘箱中烘干。
1.3 色譜柱的影響
(1)原因分析。①色譜柱未充分老化,柱溫過低老化不充分,溫度過高產(chǎn)生液相遺失。②色譜柱長時間使用。柱自身有吸附特性,柱內(nèi)余留高濃度樣品或柱內(nèi)留存高沸點物質(zhì),柱頭被污染。再者毛細管柱低負荷量,需要高靈敏度檢測器,這樣就特別容易出現(xiàn)鬼峰。
(2)解決辦法。截去受污染的柱頭部分,升高進樣口溫度到合適的值,進行柱頭老化;在進行組成復雜的樣品分析后,采用程序升溫對色譜柱進行吹掃,清除色譜柱中的殘留物質(zhì)。在程序升溫的過程中,設置的最高柱溫必須低于柱子最高使用溫度20℃左右,以避免柱流失。
1.4 儀器分析條件設置不合適
(1)原因分析。在分析未知的新樣品時,可能會由于儀器條件設置不當產(chǎn)生一些干擾峰。一般原因是:①樣品可能會在分析條件下發(fā)生降解產(chǎn)生一些干擾成分,如果這些成分恰好在該條件下有響應,就可能產(chǎn)生鬼峰。②選擇的色譜柱不合適,不利于分析高沸點的化合物。
(2)解決辦法。通過查閱文獻,進行試驗,查找方法,盡可能的了解檢測樣品的各種性質(zhì),如極性、分子結(jié)構、分子量大小等方面,選擇適當?shù)姆治鰲l件,包括柱箱、進樣口、檢測器的使用溫度,色譜柱的極性、膜厚、長度、內(nèi)徑等。
1.5 樣品污染
樣品在進樣前的處理過程中受到污染,鬼峰在檢測時有規(guī)律出現(xiàn),有良好的重復性,且溶劑空白不包含此峰,這種情況比較容易判斷。
解決方法:由于色譜分析是一種痕量分析方法,所以在樣品處理的各個過程中用到的所有物品必須保證清潔,以免使干擾物質(zhì)進入樣品。
2 色譜峰分不開的原因及解決辦法
2.1 載氣流速過高
(1)原因分析。載氣流速對柱效率有影響,載氣流速快有利于加快分析速度,減少分子擴散,但流速過快會導致分離效果不好,色譜峰會拖尾或重疊,致使峰不能有效分開。(2)解決辦法。選擇適合樣品的載氣流速,一般色譜柱載氣流速為20~100ml/min。
2.2 進樣量過大
(1)原因分析。色譜分析中進樣量過大會導致分離度變小,影響色譜分離。(2)解決辦法。進樣時選取合適的樣品量,對于液體樣品還應固定進針深度及位置,進樣速度盡可能快。
2.3 色譜柱流失嚴重及污染
(1)原因分析 所有的色譜柱都會發(fā)生柱流失的現(xiàn)象,來源于固定相由于各種原因降解而產(chǎn)生的被洗脫物質(zhì)。色譜柱流失嚴重時會致使柱效率下降,表現(xiàn)為分離度降低,譜圖中產(chǎn)生拖尾峰或重疊峰。①色譜柱的流失會隨著溫度的升高而加劇。②載氣中如有氧氣,會氧化固定液導致流失嚴重。
(2)解決辦法 ①選擇合適的柱溫。②確保載氣的純度。
針對已經(jīng)流失的色譜柱,如流失不嚴重,色譜柱可以進行老化處理,并在高溫老化的時候進購有針對性的溶劑,一般容易老化成功。如流失比較嚴重,則應更換新的色譜柱,也可以將色譜柱作為預處理柱或單項分析用。有關色譜柱污染問題參照本文1.3
2.4 氣化室死體積過大
一般商品化的儀器,氣化室的規(guī)格尺寸是固定的因此所謂死體積也是固定的。死體積大容易造成試樣的擴散、反吹,結(jié)果造成色譜峰的變寬,峰型不對稱及峰分不開。由于氣化室一般無法更換,所以需要注意的是:在安裝柱子時,柱頭的位置應該合適。對于柱頭進樣、氣化室進樣、毛細管、填充柱等都有具體的要求。另外,更換襯管時應注意不要隨意改變其長度。
2.5 色譜柱太短
(1)原因分析。色譜柱太短柱效率太低,導致色譜峰不能完全分開,影響結(jié)果的分析處理。
(2)解決辦法。根據(jù)所分析的樣品性質(zhì)更換合適長度的色譜柱,但色譜柱太長分析時間也相應變長并要增大柱前壓,因此并不是越長越好,要選擇合適的柱長。
2.6 色譜柱柱溫過高
(1)原因分析 根據(jù)范氏方程柱溫對柱效率,分離度,選擇性及柱子穩(wěn)定性都有影響。柱溫高有利于傳質(zhì),但柱溫過高分配系數(shù)變小,不適合分離。
(2)解決辦法 根據(jù)樣品性質(zhì)及組分選擇合適的柱溫,如果分析組分沸點范圍很寬時可采用程序升溫。
3 色譜峰拖尾的原因及解決辦法
(1)載氣流速過高 具體參照本文2.1;(2)進樣量過大 具體參照本文2.2;(3)色譜柱嚴重流失或污染 具體參照本文2.3;(4)氣化室死體積太大 具體參照本文2.4;(5)色譜柱初始柱溫太高 ①原因分析。初始柱溫設置過高,目標分析物還沒有在柱頭冷凝便進入色譜柱內(nèi)以較寬的譜帶開始分離,因此峰形寬,發(fā)生拖尾甚至分叉。②解決辦法。降低初始柱溫,在進樣口氣化的目標分析物首先在柱頭冷凝(而溶劑保持氣態(tài))并逐漸聚集,即所謂“熱濃縮”或“熱聚焦”過程。這樣,分析物以一個窄的起始譜帶開始進行色譜分離的過程,進而得到尖銳、對稱的峰形。
(6)氣化室溫度太低 ①原因分析。如果氣化室溫度過低,可能使高沸點的樣品不能瞬間氣化,不能全部迅速的被載氣帶入色譜柱中,引起色譜峰的擴張,產(chǎn)生拖尾。②解決辦法。液體樣品選擇正確的氣化溫度是獲得對稱色譜峰形的重要條件,特別對高沸點和易分解的樣品,要求在氣化溫度下,樣品瞬間氣化而不會發(fā)生分解。氣化溫度的選擇需要考慮樣品的沸點、進樣量和檢測器的靈敏度等因素。氣化溫度并非必須高于被測物質(zhì)的沸點,但一般需要比柱溫高50~100℃。
(7)載氣系統(tǒng)漏氣 載氣系統(tǒng)如果漏氣,會造成載氣壓力低,流速慢,容易產(chǎn)生拖尾。①原因分析。a.管路漏氣。b.如果是用的毛細管,請檢查毛細管是否斷裂(裂的幾率往往比斷的幾率大)。c.進樣墊漏氣。②解決辦法。a.檢查管路,用毛刷在管路上涂肥皂水,確定位置,進行修復。b.更換新的毛細管。c.更換新的進樣墊。
4 進樣后不出峰的原因探討及解決辦法
氣相色譜儀器進樣不出峰指進樣后沒有峰被檢測出來,基線只畫一條直線。
(1)檢查檢測器的火焰是否處于熄滅狀態(tài) 如果熄滅需要重新點火,如果無法點著火或者點著后十分容易熄滅時,可以進行以下檢查:①檢查點火線圈是否正常工作,若不發(fā)紅應該為點火極部分故障。②檢查各氣路中氣體的流量是否處于工作范圍,不易點火時可以適當加大氫氣流量。③使用熱導池檢測器時,查看檢測器熱敏元件及橋電流的設置是否正常。
(2)連接檢查 檢查離子信號線與檢測器、放大器電路板的連接,以及輸出信號線與儀器、積分儀/工作站的連接是否正常無誤。
(3)電路等系統(tǒng)檢查 調(diào)零不正常時,要考慮是否電路系統(tǒng)的故障,請檢查是否是信號線、放大器電路板、輸出信號線或積分儀的故障。
(4)在進入甲烷等常規(guī)溶劑后,色譜圖中還是沒有出峰或者保留時間變大時,可以關閉色譜柱箱的加熱,待溫度降到了室溫后,進行下列項目的檢查:①檢查色譜柱是否已經(jīng)在某處折斷。②檢查載氣是否正常進入色譜柱及FID檢測器,流量是否正常。
(5)還有一些不出峰的原因,可以按照下列項目檢查 ①注射器堵塞或損壞。②檢查分析條件設置的是否合適,如色譜柱溫度、進樣器溫度、檢測器溫度、量程設定等。③檢查樣品濃度、樣品進樣量是否在檢測范圍內(nèi)。④檢查樣品的取用、色譜柱的選擇是否合適。
色譜分析的復雜性決定了峰異常問題出現(xiàn)原因的多樣性,除了上述一些情況外,還有一些問題需要大家在使用和實踐中不斷嘗試,找到解決的辦法,但一定要三思而后行,以免盲目操作,損壞色譜儀。希望本文能對大家在色譜的操作使用中給予一定的幫助,更快更好的熟練使用氣相色譜。