對于氣相色譜儀,如何選用不同氣體純度的氣源做載氣和輔助氣體,可以說是一個技術活了,但對于剛接觸氣相色譜儀的用戶,目前很難找到有關這方面的綜合資料,所以他們總是到處詢問究竟選擇什么樣的氣體純度最好的這類問題。
載氣的作用
1.在色譜分離過程中,推動樣品組分在色譜柱中運動的動力;
2.參與樣品組分的分離,不同載氣(N2、He、H2)性質不同,影響組分分離度也有很大不同;
3.依據檢測器工作原理不同,參與檢測器將組分量(濃度和質量)轉換成電信號作用程度也不同。
4.滿足某些特除檢測器操作需要,如:ECD要求氦(氬)+甲烷、脈沖放電PID要求載氣氬中添加氪或氙氣等;
輔助氣的作用
1.尾吹氣
2.參與建立不同檢測器穩定的電離電源
FID氫氣、空氣和載氣(N2,HE)按一定比例形成
富氧焰;FPD用上述三種氣按比例形成富氫焰;NPD堿珠
在一定的氫和空氣氣氛中形成含磷、含氮化合物的高電
離效率等;
3.提供被分析組分轉化成某些物質過程的需要,如CO、CO2轉化成甲烷,必須通氫氣;另外:加大某種輔助氣流量,以便攜帶被分析組分或產物盡快排離檢測器以增加穩定性等;
GC對所用氣體的要求
1.惰性(不與樣品或固定相發生化學反應)、無腐蝕性、無毒無味,在200~500℃內不分解和變質;
2.氣體擴散性小,以提高柱效率;
3.容易得到并易凈化;
4. 價格便宜;
5.滿足不同工作原理檢測器的需要。
常用氣體的種類及一般性質
氣相色譜儀常用氣體主要有氮氣、氫氣、氦氣、氬氣、氧氣和空氣,了解這些氣體的主要性質,對于色譜操作的安全是至關重要的。
在氣相色譜儀中可以做為載氣的氣體其種類較多,如:氮、氦、氫、氬等。目前國內實際應用最多的是氮氣和氫氣。氦氣雖然有其獨特的特點,鑒于國內來源缺乏,成本又高,一般很少應用。
(1)氫氣:由于具有分子量小,分子半徑大,熱導系數大,粘度小等特點,因此在使用TCD時常采用它作載氣。在FID中它是必用的燃氣。氫氣的來源目前除氫氣高壓鋼瓶外,還可以采用電解水的氫氣發生器,氫氣易燃易爆,使用時,應特別注意安全。
(2)氮氣:由于它的擴散系數小,柱效比較高,致使除TCD外,在其他形式的檢測器中,多采用氮氣作載氣。它之所以在TCD中用的較少,主要因為氮氣熱導系統小,靈敏度低,但在分析H2時,必須采用N2作載氣,否則無法用TCD解決H2的分析問題。
氣體純度對儀器性能和分析的影響
一般講,依據分析對象、色譜柱的類型、操作儀器的擋次和所配檢測器,使用不合要求的低純度氣體,產生的不良影響有以下幾種可能:
1.樣品失真或消失:如H2O氣使氯硅樣品水解:
2.色譜柱失效:H2O和CO2使分子篩柱失去活性;H2O氣使聚脂類固定液分解;O2使PEG固定液斷鏈;
3.有時某些氣體雜質和固定液相互作用而產生假峰;
TCD、FID、ECD三種檢測器對氣體純度的要求
下述推薦具體氣體純度通常用于常規分析,對于要求高靈敏度的痕量分析時,需使用更高純度的氣體。另外,儀器接入氣源時,一定要做到心中有數,決不能隨意接入,否則會造成ECD、甲烷化裝置等的損傷或信噪比減小到無法使用。對于新購氣源,要經過純度核查后再加入儀器(特別是某些特除分析或檢測器操作)。其他檢測器可根據分析要求作為參考。
FPD NPD等常用檢測器,由于他們屬于選擇性檢測器,操做時要根據分析要求,特別注意被測敏感物質中雜質的去除。
如何選擇載氣和輔助氣體
根據每一家用戶具體使用的那一類(高,中,抵擋)儀器,選擇什么樣純度的氣體,確實是一個比較復雜的問題。原則上講,選擇氣體純度時,主要取決于:
① 分析對象;②色譜柱中填充物;③檢測器。
小結
建立色譜分析法時,載氣和輔助氣的種類和純度要統籌加以考慮和選擇,一般建議在滿足分析要求的前提下,盡可能選用純度較高的氣體,這樣不但提高儀器的領密度,且會延長色譜柱和正太儀器的壽命。作為高中檔儀器,長期使用低純度氣體后,一旦要求分析低濃度樣品時,要想恢復儀器的高靈敏度有時十分困難,當然,對于低檔儀器,作常量或半微量分析,選用高純度的氣體,不但增加了運行成本,有時還增加了氣路的復雜性,更容器漏氣。另外,為了某些特殊的分析目的要求,特意在載氣中加入某些不純物,如,分析極性化合物添加適量的水蒸氣,操作火焰光度檢測器時,為提高分析硫化物的靈敏度,而添加微量硫,操作氦離子化檢測器,要求氖的含量必需在5~25ppm,否則會在分析氫氣、氮氣、氬氣時產生負峰或W形峰等。
