溶液样品在很多时候类似液体样品。但溶液样品有自己的特殊性:有一个最高含量且含量不需要进行分析的组分--溶剂。溶剂的存在,使得溶液样品与液体样品在进样和分析上出现了差异,需要专门讨论。
一、溶剂的存在主要导致进样时的不同
1、溶剂的汽化成为汽化过程的主要考虑,大量溶剂汽化可能产生较大的进样波动,生分流歧视。
2、大量存在的溶剂组分,对柱容量提出很高要求,可能产生拖尾。
3、高含量的溶剂组分,对检测器提出很高要求,可能超线性。
4、产生溶剂效应,发生溶剂聚焦。
从这里可以看出,溶液样品的问题都发生在进样后,因此前面进样手法上应该说和液体样品的要求基本相同。唯一的区别在于可以用溶剂洗针,同时可以取样之前取一定体积溶剂做三明治进样,推针后先取的溶剂直接起到洗针头的作用,减小进样歧视。
二、溶剂大量汽化的问题
溶液样品经常分析低含量组分,因此需要较大的进样量。大进样量下溶剂大量汽化,产生较高的冲击压力,并可能造成衬管超载。为了控制这个问题,现代色谱提供了高压进样功能。即在在较高的柱前压下进样,进样完成后迅速降低柱前压到合适压力,提供合理的载气流速。高压下,汽化体积明显减小,可以避免大容量进样下衬管超载。同时汽化体积的减小降低了柱前压的变化幅度,减小了冲击。不同溶剂的汽化体积如下表:
三、拖尾问题
对柱容量压力过大,产生拖尾的问题,特别是不分流进样下。高柱前压本身有利于减小这一问题,但现代色谱对这一问题的解决,主要是采用瞬间不分流。即必须采用不分流测定低含量组分的时候,在样品充分转移后开启一个大的分流流量,让衬管中残留的溶剂被迅速从分流出口吹出,减小了进样时间,降低拖尾的情况。这一样品转移时间,从30s到2分钟左右,根据具体情况,用实际工作验证后确定。也就是说,时间合不合理,进样看看效果就是了。这是一张选自《化验员读本》的图片,可以清楚的看到效果。
四、检测器超线性
通常溶剂峰不需要定量,因此溶剂峰不需要处理,超线性也就超了。利用溶剂峰的面积参与定量,往往不能得到良好的分析结果,不建议使用溶剂峰进行定量。溶剂本身含量如此大,如果溶剂不超量程,溶质的峰必然非常小,很难定量了。对于高纯度组分样品,例如分析高纯乙醇纯度,这种情况,建议采用差减法定量。当然,分析精度要求不高的时候,高分流比下面积归一化,也是一个办法。
差减法是这样应用的:正常色谱分析精度是3%的相对误差,如果某组分含量较高,比如90%,那么绝对误差达到了2.7%,不可以接受。但如果分析其中所有杂质,每种杂质的含量误差都是3%的相对最大误差,那么10%总杂质含量的绝对误差最大仅仅为0.3%,相对在可以接受的范围内。此时用100%减掉总杂质含量,得到高纯组分的含量,绝对误差也就控制在0.3%了。
五、溶剂聚焦
当色谱柱箱温度低于溶剂沸点20度或以下时,在衬管汽化的溶剂会在色谱柱内重新冷凝成液体,形成固定液外的新一层固定液。这一新的固定液层的形成带来了2个好处:1、液膜厚度加大,相比增加,柱容量增加。在过量进样的情况下,可以有效减小进样宽度,改善峰形状。2、溶液对溶质的溶解性很好,作为固定液对分离溶质有很好的效果,溶质的分离度增加。所谓“聚焦”,主要是考虑前一种情况,特别是毛细管柱分析,多数情况都是过量进样的情况下。这里提供一张参考图:
图中可以看到,由于柱子液膜较薄,进样宽度很大,峰形较差。当降低柱箱初始温度形成溶剂聚焦后,峰高大大增加,峰形明显好转,这是溶剂液膜层形成后对农药良好溶解的效果。
前面有朋友讨论说溶剂峰面积不稳定,这个是可能的。首先溶剂存在超量程的问题,检测器检测效果可能不稳定。同时瞬间不分流吹出的溶剂残余量也是一个问题。
溶剂聚焦并不是柱箱温度越低越好。当我人们采用完全不分流的时候,如果柱箱温度过低,可能在衬管和柱箱的接头处产生低温区,样品在低温区液化后存留。当柱箱程序升温后,这些存留的样品逐渐汽化,形成二次进样,导致即使是纯溶剂,也会产生两个色谱峰,第二个峰往往更大且严重拖尾。这是我们要努力避免的事情。采用瞬间不分流,在溶剂重新汽化之前打开分流出口吹出液化溶剂是一个解决办法。但这里我个人强烈建议还是不要使用过低的柱箱温度,必要时不形成溶剂聚焦也罢。
(内容来源气相色谱之家)