GC气相色谱衬管.docx
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GC气相色谱衬管
不分流衬管
由于样品在不分流衬管中滞留时间,取决于衬管的形状,气体速度,样品汽化的时间,所以通常不分流衬管被设计成直管,另外还有锥型设计,把样品聚集到色谱柱头,限制样品反冲,减少与样品口金属的接触.衬管中添加玻璃棉可以促进样品汽化,以及非挥发性残留物,防止色谱柱污染.常用的不分流衬管如下:
所有衬管
100%
经过惰性处理
所有衬管都采用中等极
性脱活,除非特殊要求
A直管
用于分子量较接近,并且不易分解的样品.推荐使用玻璃棉,因为其有助于高分子量化合物汽化,使歧视最小。
优点:
•经济
缺点:
•填充玻璃棉后,对于活性化合物具有潜在分解,例如:
异狄氏剂(一种杀虫剂)和苯酚
•容易歧视高分子量的样品
•样品与进样口金属接触
B锥形
优点:
•减少样品与进样口金属的接触
•把样品聚集到色谱柱头
C隐藏式锥形管
综合了锥形和双锥形的优点,并且可以填充玻璃棉.另外,这种衬管可以用双孔卡套,进行双柱分析
优点:
•提高了不分流效率
•减少了像异狄氏剂和DDT活性化合物分解
•汽化充分?
可以填充玻璃毛
D双锥形
优点:
•限制样品反冲
•降低样品歧视
缺点:
•不能填充玻璃毛
•难于清洗
E隐藏式双锥形管
对于易发生变化或高分子量化合物是最好的选择.样品与进样口金属不接触,对于脏样品采用循环方式
优点:
•不分流效率最高
•减小活性化合物分解
•汽化充分?
可以填充玻璃毛
缺点:
•与直管相比成本较高
F钻孔衬管
顶部钻孔
底部钻孔
这种钻孔衬管,在EPC系统可以直接进样,与其它不分流进样相比,减小了样品歧视.当感兴趣化合物受溶剂峰拖尾影响时,推荐采用底部钻孔的衬管.对于水样以及与溶剂峰较远的感兴趣化合物分析,推荐采用顶部钻孔的衬管
优点:
•最佳的移动方式
•减小进样口歧视
•可除去过量的溶剂蒸汽
•不需要玻璃毛
•吸附小-样品不与金属接触
缺点:
•对于非挥发性物质需要更大的量
G玻璃毛不分流衬管
玻璃毛提供较大的表面积使样品快速蒸发,并形成均匀的蒸汽到分流点.少量的玻璃毛就能促使蒸发完全
优点:
•经济
•重现性好
缺点:
•玻璃毛具有吸附性,特别当纤维断裂后
•需要频繁维护
分流衬管
分流衬管的设计特点是一个混合腔和弯曲的流路,以保证到达分流点之前能够全部蒸发并均匀化样品蒸汽.所有分流衬管在高温条件下,用硅烷化试剂完全去活,以保证样品中活性化合物即不会降解,也不会吸附.分析较脏的样品时,可以用玻璃毛,石墨化碳黑或石英珠填充分流衬管,用来捕集非挥发性化合物,防止色谱柱污染.常见的分流衬管如下:
所有衬管
100%
经过惰性处理
所有衬管都采用中等极
性脱活,除非特殊要求
A玻璃毛分流衬管
玻璃毛提供较大的表面积是样品快速蒸发,并形成均匀的蒸汽到分流点.少量的玻璃毛就能促进蒸发完全.
优点:
•经济
•重现性好
缺点:
•玻璃毛具有吸附性,特别当纤维断裂后
•需要频繁维护
B层流型衬管
样品穿过一个小孔进入一个延长的玻璃盅的顶部,然后通过外层和内层两层通道到达分流点.玻璃盅衬管允许大体积的进样量,因为液态样品在没有完全汽化之前,将一直驻留在内层低部而不能逃逸.
优点:
•色谱专家推荐
•蒸发体积可达5uL之多
•非常适合高分子量化合物
•层流提供了高分辨率
缺点:
•价格高
C筛板型分流衬管
样品必须通过多孔的釉料,其高表面积和弯曲流路确保样品完全蒸发
优点:
•捕集隔膜颗粒和残留物
缺点:
•釉料具有活性
•清洗困难
D玻璃毛固定型衬管
玻璃毛始终处于衬管中最佳蒸发位置,不受压力脉冲变化或注射器进样时来回移动的影响
优点:
•蒸发效果最大化
•提高重现性
E玻璃盅分流衬管
样品通过微型漏斗到达玻璃盅,然后通过外层和内层到达分流点
优点:
•弯曲的流路有助于样品蒸发
•分子量歧视最小
•可以填充玻璃毛用于捕集颗粒
缺点:
•清洗困难
F螺旋型分流衬管
流路设计为圆筒状螺旋型,提供了较大的蒸发面积
优点:
•非常适合脏样品
•多次进样以后才有必要清洗
•清洗容易
缺点:
•不推荐大体积进样
G挡板分流衬管
隔板增加了流路的阻力,样品在玻璃衬管墙往返
优点:
•重现性好
缺点:
•倾向于分子量歧视
•隔膜颗粒和残留物直接进入柱子
•有不完全汽化的可能
H迷你层流型玻璃盅分流衬管
流路原理与玻璃盅分流器基本相同,此衬管设计缩短了混合部分,并翻转小盅,用二孔套环改造后成为双柱毛细管接口
优点:
•与玻璃盅分流类似,但成本低
•蒸发体积可达4uL之多
•对高分子量化合物近乎完美
•容易清洗
直接进样衬管
A标准型
缓冲室内样品蒸汽不会与金属进样口接触,减少了大量进样峰形脱尾现象.因为沙漏设计,要求样品相对干净,否则污染物也可以从漏斗通过进入柱子.
B开口型
填充玻璃毛,适合较脏的样品.脏的玻璃毛容易更换,衬管可用尼龙刷或管子清洁器清洗.
C螺旋型
对于分子量范围很宽的样品,螺旋玻璃衬管提供了极好的蒸发表面.脏样品中污染物首先在螺旋管被捕集,减小了随后残留物/样品相互作用.
D钻孔衬管
顶部钻孔
底部钻孔
用于EPC气相系统近乎完美.孔补偿了压力,使其达到最佳的灵敏度.当感兴趣化合物受溶剂峰拖尾影响时,推荐采用底部钻孔的衬管.对于水样以及与溶剂峰较远的感兴趣化合物分析,推荐采用顶部钻孔的衬管.
衬管的脱活技术
中等极性脱活
•苯基甲基脱活表面,对于极性和非极性化合物回收较高
•与大部分普通溶剂互溶
•所有衬管都是采用中等极性脱活,除非特殊要求
Siltek脱活
•样品流路具有最高惰性
•革命性的脱活技术,尤其适用对于复杂的介质和活性物质
•不活泼,适用于宽PH范围
•适用于含氯农药分析;异狄氏剂分解小于1%
•不易损坏
•低流失
•热稳定
•环保无污染,制造过程不用有害的有机溶剂
碱性脱活
•对于碱性化合物具有极好的惰性
•推荐用于各种胺类分析的专用柱
•所有衬管都可以提供碱性脱活处理,请查询
所有衬管
100%
经过惰性处理
所有衬管都采用中等极
性脱活,除非特殊要求
Siltek脱活衬管
什么是SiltekSiltek
是一种最新发展的,在金属或玻璃表面上的去活处理技术,是目前技术所能达到的最高惰性水平.在色谱应用中,能显著提高以往分析中难以解决的活性物质的灵敏度.
衬管容积
进样口应能把样品重复地、有再现性地注入气相色谱仪.挥发了的样品能真正代表液体样品的组成,除非特殊需要,样品应该不发生化学变化.所用的蒸发温度要能使液体样品转化为气体,以便进入色谱柱柱头.溶解样品的溶剂,随着相态的改变会有很大的体积变化,形成的蒸气体积必须小于衬管的容积,才能和衬管容积很好地配合.如果蒸气体积大于衬管的容积,样品蒸气就会反冲到隔垫吹扫和分流排放口,造成样品的损失,因而影响了重复性和灵敏度.表1是各种溶剂在给定的温度和压力下蒸气的膨胀体积.这些数据说明1uL水蒸发后会产生1261uL蒸气,这会超过很多类型衬管的容积,为此必须把进样体积减小到0.5uL或更小.
表1.蒸气膨胀因子(250oC,13psig/90kPa)
溶剂
估计膨胀的体积比
溶剂
估计膨胀的体积比
异辛烷
138:
1
氯仿
284:
1
己烷
174:
1
二氯甲烷
356:
1
戊烷
198:
1
甲醇
563:
1
乙酸乙酯
233:
1
水
1261:
1
衬管的脱活
衬管上的活化点会吸附样品,因而造成拖尾并会大大降低灵敏度和再现性.在使用不分流进样或在分析稍有极性的化合物时,一定要用脱活的衬管.即使使用经过脱活的衬管也可能出现活性,碰到这种情况就要清洗衬管或更换衬管.清洗衬管可除去其中的颗粒物或用溶剂洗去挥发性差的化合物,但是选择适合的清洗衬管的步骤是困难的.有些溶剂会把衬管上的脱活层溶解,用工具会把玻璃表面划伤又产生新的不希望有的活化点.
衬管安装
为操作正确,色谱柱必须正确地安装在进样口中,色谱柱末端要置于锥形管内中间部位,或者根据需要色谱柱安装在不同的深度可以获得好的结果,请参考仪器手册来决定您要安装色谱柱的距离.要得到重复性的定量分析结果,色谱柱要放到重复性的位置是很重要的.
进样器内的玻璃衬管(尤其是经过硅烷化的玻璃衬管)会对色谱行为造成影响。
玻璃衬管的作用:
1提供一个温度均匀的汽化室,防止局部过热。
2玻璃的惰性比不锈钢好,减少了在汽化期间样品催化分解的可能性。
3易于拆换清洗,以保持清洁的汽化室表面,一些痕量非挥发性组分会逐渐积累残存于汽化室,高温下会慢慢分解,使基流增加,噪声增大,通过清洗玻璃衬套可以消除这种影响。
4可根据需要选择管壁厚度及内径适宜的玻璃衬套,以改变汽化室的体积,而不用更换整个进样加热块。
玻璃成分分类
玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。
非氧化物玻璃品种和数量很少,主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。
硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等,可截止短波长光线而通过黄、红光,以及近、远红外光,其电阻低,具有开关与记忆特性。
卤化物玻璃的折射率低,色散低,多用作光学玻璃。
氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。
硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃,其品种多,用途广。
通常按玻璃中SiO2以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量,又分为:
①石英玻璃。
SiO₂含量大于99.5%,热膨胀系数低,耐高温,化学稳定性好,透紫外光和红外光,熔制温度高、粘度大,成型较难。
多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。
②高硅氧玻璃。
SiO₂含量约96%,其性质与石英玻璃相似。
③钠钙玻璃。
以SiO₂含量为主,还含有15%的Na2O和16%的CaO,其成本低廉,易成型,适宜大规模生产,其产量占实用玻璃的90%。
可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。
④铅硅酸盐玻璃。
主要成分有SiO2和PbO,具有独特的高折射率和高体积电阻,与金属有良好的浸润性,可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。
含有大量PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。
⑤铝硅酸盐玻璃。
以SiO2和Al2O3为主要成分,软化变形温度高,用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等。
⑥硼硅酸盐玻璃。
以SiO2和B2O3为主要成分,具有良好的耐热性和化学稳定性,用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。
硼酸盐玻璃以B2O3为主要成分,熔融温度低,可抵抗钠蒸气腐蚀。
含稀土元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低,是一种新型光学玻璃。
磷酸盐玻璃以P2O5为主要成分,折射率低、色散低,用于光学仪器中。
(1)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2)
(2)石英玻璃(以纯净的石英为主要原料制成的玻璃,成分仅为SiO2)
(3)钢化玻璃(与普通玻璃成分相同)
(4)钾玻璃(K2O、CaO、SiO2)
(5)硼酸盐玻璃(SiO2、B2O3)
(6)有色玻璃在(普通玻璃制造过程中加入一些金属氧化物。
Cu2O——红色;CuO——蓝绿色;CdO——浅黄色;CO2O3——蓝色;Ni2O3——墨绿色;MnO2——紫色;胶体Au——红色;胶体Ag——黄色)
(7)变色玻璃(用稀土元素的氧化物作为着色剂的高级有色玻璃)
(8)光学玻璃(在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质,如AgCl、AgBr等,再加入极少量的敏化剂,如CuO等,使玻璃对光线变得更加敏感)
(9)彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化剂和溴化物制成)
(10)防护玻璃(在普通玻璃制造过程加入适当辅助料,使其具有防止强光、强热或辐射线透过而保护人身安全的功能。
如灰色——重铬酸盐,氧化铁吸收紫外线和部分可见光;蓝绿色——氧化镍、氧化亚铁吸收红外线和部分可见光;铅玻璃——氧化铅吸收X射线和r射线;暗蓝色——重铬酸盐、氧化亚铁、氧化铁吸收紫外线、红外线和大部分可见光;加入氧化镉和氧化硼吸收中子流。
(11)微晶玻璃(又叫结晶玻璃或玻璃陶瓷,是在普通玻璃中加入金、银、铜等晶核制成,代替不锈钢和宝石,作雷达罩和导弹头等)。
(12)玻璃纤维(由熔融玻璃拉成或吹成的直径为几微米至几千微米的纤维,成分与玻璃相同)
(13)玻璃丝(即长玻璃纤维)
(14)玻璃钢(由环氧树脂与玻璃纤维复合而得到的强度类似钢材的增强塑料)
(15)玻璃纸(用粘胶溶液制成的透明的纤维素薄膜)
(16)水玻璃(Na2SiO3)的水溶液,因与普通玻璃中部分成分相同而得名)
(17)金属玻璃(玻璃态金属,一般由熔融的金属迅速冷却而制得)
(18)萤石(氟石)(无色透明的CaF2,用作光学仪器中的棱镜和透光镜)