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案例描述
1. 背景
根据方法技术包提供的方法进行GC方法重现时,发现目标产物未出峰
色谱条件如下:
更换衬管、隔垫以及重新配制进样也没有出峰。仔细核对参数发现原方法上线速度值为21.3 cm/sec,当时设置流速为1.0mL/min,未注意线速度参数,而系统显示只有19.05 cm/sec,将线速度值设定为21.3 cm/sec时,流速为1.139mL/min。方法参数中的流速和线速度和系统不匹配
异常解决:
最终将线速度设置为21.3cm/sec,流速为1.139mL/min,重新检测,目标物出峰,如下图
结论:该目标化合物对流速比较敏感,线速度达不到要求会导致检测不出峰。
原因分析:
流速(柱流量)(mL/min):指载气每分钟流过色谱柱多少毫升。填充柱进样口一般使用恒流量的控剖方式,当柱温箱温度升高,载气黏度增大,即色谱柱的阻力变大。系统为了适应这个变化,会自动提高柱压力,以保持色谱柱出口的流量不变。
线速度(cm/sec):指载气每秒钟流过色谱柱多少厘米。拿到新色谱柱,设定流量时,用线速度比用柱流量更加合适。
恒线速度控制方式:柱温箱温度一定时,线速度保持不变,在柱箱温度升高时,载气粘度系数变大,这时入口压力增大来保持线速度不变。
柱出口载气流速泊索叶尔(Poiseuille)方程给出了通过一根
气相色谱开管柱的流速。对于一套给定的实验条件:柱长和内径,载气类型,温度和出口压力,本方程可用来计算一个已知柱前压的情况下的流速期望值F,或者为供给一个要求的流速计算所需的柱前压。
F = 在T
ref和p
ref(标准状况)下测定的柱出口流速
= [60π r
4/16ηL] [ ( p
i2- p
o2)/p
o] [ p
o /p
ref] [T
ref /T ] (方程1)
式中:r= 柱的内半径(cm);
L= 柱长(cm);
p
i= 柱前压(绝对值),达因/cm
2;
p
o= 柱出口压力(绝对值),达因/cm
2;
p
ref= 参考压力,典型地为1atm;
T= 柱(柱箱)温,°K;
T
ref= 参考温度,典型地为25℃(298°K);
η= 柱温下的载气粘度(泊);
60= 时间秒钟转换成分钟的转换值。
因为气体的体积取决于实际测量的温度和压力,所以指定条件对气体的体积流速来说是很重要的。在
气相色谱中流速的测定通常是在检测器的出口,其周围环境的条件应该符合标准状况下的25℃和1atm大气压(这个标准状况的条件也是带有电子压力控制器EPC的HP5890 GC系统和HP ChemStation软件所要求的参考条件)。
注意这里的压力单位是达因/cm和温度单位是°K,虽然我们通常在
气相色谱方法中所使用的压力单位是psi或kPa,并且温度单位通常是℃,但您可以用以下转换因子去转换它们:
压力:1atm = 1.01bar = 101KPa = 14.7psi = 1.013×10达因/cm
2温度:°K(绝对温度)= °C+ 273.15
这些转换因子已被包括在本系统的计算中,并且在
气相色谱方法参数的项目中已用作本计算器进口的通用单位。
本质原因:从计算公式可以看出柱流量是和柱长成反比的,GC色谱柱用过一段时间一定会截取一部分。而EPC是根据理论计算给定流量,用过一段时间后需要的实际流量是高于理论流量的。例如本案例中的30m的色谱柱1mL/min,当色谱柱29m的时候需要相当的流量流速就要设置成1.1mL/min就不能是原来的1mL/min。