在气相色谱分析中,使用毛细柱进样口或者分流/不分流进样口时,需要设置隔垫吹扫流量。一般而言,隔垫吹扫流量设置为(3-5)ml/min。实际分析中,由于对隔垫吹扫重视不足,不当的设置往往可能会为分析带来干扰。下面气相色谱仪厂家浅谈气相色谱分析中隔垫吹扫对样品分析的影响。
1 毛细柱进样口的基本结构
在毛细柱进样口中,载气的作用是以一定的流速将气体样品或经气化后的样品带入色谱柱进行分离;分流的作用是将气化后的样品按照一定比例排出进样口;隔垫吹扫的作用主要是消除进样时可能带入的污染物和进样口密封垫在高温时释放出的杂质。一般而言,载气、分流和隔垫吹扫在进样口上的相对位置为:隔垫吹扫在最上方,载气在中间,分流管路在蕞下方。
2 隔垫吹扫的作用
2.1 降低样品分析中鬼峰和干扰
在毛细柱进样口(分流/不分流进样口)的使用过程中,首先,由于进样垫(注射垫/进样隔垫)一般为橡胶制品,本身会残留有合成中使用的溶剂或者低沸点聚合物;其次,在进样口高温的作用下,橡胶制品(进样垫)会产生部分降解;再则,进样过程中进样针会刺破进样垫,破损的进样垫在高温下会产生挥发性杂质;最后,进样过程中进样垫会擦拭进样针针尖的残余样品,多次使用后会造成一定的杂质积累。以上问题会导致分析过程中出现鬼峰和干扰等问题。
为了解决上述问题对气相色谱分析的影响,除了定时更换进样垫和做好进样口维护之外,设置合适的隔垫吹扫流量也是解决上述问题的有效手段——因为毛细柱进样口(分流/不分流进样口)的载气进入进样口后,大部分载气通过衬管向下流动,小部分(即隔垫吹扫流量)向上流动对进样垫进行吹扫,并将进样垫上的可挥发性污染物带出进样口。
2.2 影响样品峰面积
柱进样口(分流/不分流进样口)的隔垫吹扫流量一般设为(3-5)mL/min左右。如果隔垫吹扫流量过小,有可能无法带走足够多的隔垫污染物,还是会继续形成鬼峰。如果隔垫吹扫流量过大,则有可能对样品定量造成一定的影响。相对于分流模式而言,不分流模式下的分析所受隔垫吹扫流量的影响会更大。
经过分析实践证明无论是在不分流模式还是在分流模式中,隔垫吹扫流量较大的实验条件所对应的峰面积都会小于较小隔垫吹扫流量条件下所得到的峰面积。在不分流模式中,30 mL的隔垫吹扫流量比3 mL的隔垫吹扫流量多造成了约4%的峰面积损失。而在10:1的分流模式中,30mL的隔垫吹扫流量所造成的峰面积损失大概比3mL隔垫吹扫流量多约2%。
由此可见,虽然样品的气化体积没有超过衬管容积,样品气化过程发生在衬管内部,但较大的隔垫吹扫流量确实可以造成样品的损失。这主要是由于相对于正常的隔垫吹扫流量而言,较大的隔垫吹扫流量造成了衬管上端的气压降低,从而使得气化后的样品有可能从衬管上部被吹走。而在分流模式中,由于较大的分流流量在一定程度上已经将隔垫吹扫流量的影响稀释,因此相同程度的隔垫吹扫流量增加并不会造成与不分流模式同等程度的峰面积损失。
2.3 降低拖尾和改善峰型
在分析过程中,设置合适的隔垫吹扫流量,可以有效降低溶剂峰拖尾,改善峰型,但是关闭隔垫吹扫流量可引起溶剂峰拖尾。
可能的解释是进样采用10μL进样针,进样时针头位置在衬管上部三分之一处左右(下图右),样品进入衬管后膨胀的过程中(下图右,样品由橙色液滴膨胀到浅紫色范围气团的过程),会有部分溶剂和样品越过载气流路平面进入隔垫吹扫流路。开启隔垫吹扫时,倒灌入隔垫吹扫流路的溶剂和样品被迅速吹出,避免了溶剂拖尾。
3 小节
隔垫吹扫的作用主要是消除进样口密封垫在高温时释放出的杂质和进样时可能带入的污染物,以及有效降低溶剂峰拖尾、改善峰型,同时也会影响分析和定量过程中的峰面积。
需要注意的是,一些气相色谱仪厂家的隔垫吹扫由于设计的原因,仅仅起到消除进样口密封垫在高温时释放出的杂质和进样时可能带入的污染物的作用,在后期的文章中将会专门进行对比和论述。