主题:【第二届原创大赛】 气相方法是怎样炼成的???

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阿宝
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气相分析方法的建立简单说就是选择并优化一系列的样品预处理条件、色谱条件后对某物质进行有效的测定,并能给出一个客观、较为接近真值的结果。分析方法的建立主要包括两大部分,第一个就是分析条件的选择和优化,第二个就是对建立的分析方法进行评价。只有完成了上述两个方面,才能算是建立了完整的分析方法。
一.分析条件的选择和优化
在对分析条件进行选择和优化之前,要做好充分的准备工作。准备工作包括了解样品的结构式信息,如果可能的话最好知道样品的合成工艺以及可能的副反应和副产物,是否有异构体存在等等。因为异构体的存在对将来的分离可能会带来麻烦。准备工作做的足够细致是下一步工作顺利进行的保证,下面就可以进行分析条件的选择和优化了:
1.检测器的选择
气相色谱使用的检测器可以分为两种,通用型和选择型的;通用型的,顾名思义,就是对所有的物质均有响应(比如TCD),但是对某些物质的灵敏度不太好,除非不得已,一般不选择这个检测器,当然了,检测器的选择也和你的定量方法有关,如果你要用内标、外标定量的话,还是选择一个对目标物有较高灵敏度的检测器,此时不建议使用通用型检测器,如果用的是面积归一化法定量的化,通用型检测器还是有优势的;除了通用型检测器之外的其它检测器都是选择型的,比如FID,ECD等等,这类检测器只对部分物质或者大部分物质有响应,绝大多数检测器都属于这个类型。在对色谱条件优化之前一定要明确到底选择什么检测器!
2.色谱柱的选择
色谱柱的选择是整个色谱分析条件优化过程中最重要的一环。色谱柱选择的是否恰当直接决定了分析结果的准确性、数据的重现性、峰型的美观等等。目前气相色谱中使用的色谱柱分为填充柱和毛细管柱两大类。从使用范围来看,毛细管柱更广泛一些,但并不意味着填充柱不重要,比如说一些永久性气体的分析、水份的测定等还必须用填充柱来做,简单说就是各有各的应用范围。由于本人填充柱应用的比较少,没什么可以讲的,就简单说一下毛细管柱使用时选择的一些注意事项。
(1)“相似相溶”原理是首要指导方针。在选择柱子的时候,根本的原则是相似相溶,简单说就是分析非极性物质用非极性的柱子,极性物质用极性的柱子。相似相溶的道理比较简单,被分析物和固定液之间作用的次数越多,理论塔板数就越大,柱效也就越高,有助于难分离组分的分离,同时峰的对称性也较好;如果被分析物和固定液之间没有作用力,或者作用力很弱的话,也就说几乎不保留的话,这时几乎不可能有分离了,所有组分都死时间出峰,这不是我们的目的。因此选择柱子的时候一定要先对分析物的极性有个大致的判断,根据相似相溶的基本原理进行选择,选择不当的话有什么后果呢?以某β-二羰基化合物的分析为例,不同柱子的结果如图所示:



两张图对比鲜明,该选择谁,一目了然!
(2)特殊样品需要用特殊柱子分析。在很多搞新项目研发的公司(比如我们单位)做分析工作的话,经常会遇到一些稀奇古怪的样品,根本没有任何标准可以参考,都得自己摸索,经常会遇到一些常用柱子无法分析的项目,比如胺类物质、杂环化合物等等,这些你用普通柱子几乎无法完成,由于这些物质多少都有碱性,对常规柱子伤害较大,且做出来的结果可靠性、峰型等不确定因素较多,因此对这类样品应该选择针对性较强的柱子,此时选择柱子最好的办法就是多查阅相关资料、文献,再加上适当的实验摸索,才能选到合适的分析柱!
再举个例子,之前做过一个胺类物质,当时手头没有合适的柱子,就用一个非极性柱子(DB-1)走了一下,结果如图,峰型奇丑无比!

更换针对性更强的某品牌的胺基柱之后,结果如下图所示!对比很是鲜明!

(3)必要的时候需用不同极性的柱子对目标物进行对比分析。对于多组分的研发反应液来说,仅仅靠一根柱子就定方法的话,存在有些杂质和目标峰没有分开(或者完全包在主峰里面)的风险,因此采用不同极性做出来的结果进行对比可以有效的避免类似的事件的发生。如果二者一致的话,一切都好说;如果二者不一致的话,需结合其它定性手段综合分析,决定柱子的选择!这个需要多摸索,多实践,多积累来完成!!!
(4)色谱柱参数对分离的影响. 毛细管色谱柱的参数主要包括四个方面:固定液极性、柱长、内经、膜厚等。根据固定液极性的强弱可以非极性柱(DB-1或者等同的其它品牌)、弱极性柱(DB-5或者等同的其它品牌)、中等极性柱(DB-17或者等同的其它品牌)、强极性柱(DB-WAX或者等同的其它品牌),在选择柱子的时候应该根据样品本身极性的强弱依据“相似相溶”原理进行选择;柱长对分离的影响也很明显,通常柱子越长,分理效果越好,但是保留时间增加的也很明显,这本身是个矛盾,需要找到一个平衡点!对于特别难分离的物质,一般可以选用长柱子。内径对柱容量和柱效有较大的影响,内径越小,柱效会变高,但柱容量会下降,这个参数选择的空间不是很大。膜厚是一个选择空间比较大的参数,通常膜厚越厚,对分析物的保留会增加,保留时间增大,有助于分离,但是由于传质阻力的增加,柱效会降低,因此,如果你分析的是保留弱的物质(比如一些小分子),可以考虑试试厚液膜的柱子;反之则选择薄液膜的柱子。
3.温度程序的优化
对气相色谱而言,仅仅依靠温度程序的优化是无法从根本上改变分离度的,只能在一定范围内改善分离度。举个例子,如果你选定其它的色谱条件(柱子,载气),A物质和B物质在某个温度程序下是一个峰(就是没有任何分离迹象)的话,此时无论你怎么改变温度程序,A和B能分开的可能性都很小,此时最有效的办法就是更换其它极性不同的柱子或者换根长柱子试试!所以说温度程序的优化对难分离物质对的分离作用很有限!经常有板油发贴子问:我想分析某个物质(已知结构式),该用什么程序呢?对于这种问题,最简单的办法,你自己试几个温度程序不就行了吗,很多物质的分析是没有现成的分析方法的,色谱是一门实践的学科,自己多试几个温度程序,哪个分离度好就用那个!这个需要自己去摸索,实践! 还有一个问题,很多板油会问,到底是恒温分离度好还是程升分离度好?对于这个问题,个人觉得很难回答!其实首先要明确程序升温的目的是干吗的,程升多应用于组分沸程宽的混合物的分离的,简单说就是分析样品中各组分的沸点差异比较大的样品多用程升来做,如果不是这样的情况,不建议使用程序升温。下面以一个例子的分离来说明恒温和程序升温对难分离物质对进行分离的影响,如图所示,B的温度程序是180℃起,10℃/min程序升温至300℃;A的温度程序是240℃,恒温12min后20℃/min升温至300℃.

从图中对比可以看出,程升时大峰后面的两个小峰分离度较差,且和大峰的分离度也不是很好,经过较高的一个温度恒温后,那两个小峰的分离度得到了有效的改善,效果还是比较明显的!但这并不意味着恒温的分离度一定优于程序升温,不能一概而论,要具体问题具体分析再具体解决!
二.分析方法的评价
分析方法建立后需要对方法的准确性、稳定性、可行性进行一个评估,需要做的实验包括:检出限、线性范围、重现性、回收率等。检出限是指所建立方法可以检测到的最小样品浓度,通常以3倍信噪比计算;检测限可以间接说明方法的灵敏度。线性范围通常有检测器的特性所决定,越大约好。重现性实验包括多次连续进样分析的重复性、不同时间的重复性、不同型号仪器间的重现性、不同实验者之间的重现性等等,重现性可以表征方法的稳定性和数据的精密度,是一个很重要的参数。回收率实验是表征方法准确度的重要参数,一般情况下要大于60%,越接近100%越好。
当所有评价实验都满足要求后,说明该方法在实验室是可靠的,还需要在不同实验室间多次对比实验才有可能会成为标准方法。
以上是在下的一点浅薄的看法,欢迎各位版友,专家拍砖!特借网络原创这个平台,和大家交流一下,共同提高!!!
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2010/10/3 7:58:08 Last edit by chengjingbao 举报
chengjingbao
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不要紧!可以慢慢改,也可以在其它作品中完善,打造一个精品!加油啊!
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奖励细则要赶紧弄出来,要让写过的人还想再写,不想写有信心写!
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小不董
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这很不容易。向程老师请教。
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也就是加分、加精吧!让愿意分享的人得到应有的尊重,特别是像阿宝这样的榜样,一定要好好表彰下。
阿宝
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看了程大哥的点评,我受宠若惊,担当不起,我不是什么刘工,感觉自己和这个称呼很遥远,还是叫阿宝更亲切!其实,写这些东西并没有其他的目的,唯一的目的就是能让新手看了之后对方法的建立有个初步的了解,不能说到建立方法不知所措。其实写的很浅显,没有多少深度,大部分都是工作后积累下来的一些经验性的东西,没有用到很多枯燥的理论,如果写那个理论的话,以我的水平,只能去抄书了,谈不上什么原创了,并且看得人会很少很少,还是一些经验性的东西对新手有帮助!!!
柏坡
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不看不知道,看了一遍还想看,向刘工学习。
symmacros
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楼主的文章讲的清晰易懂。例子也很漂亮实际,有说法力。很喜欢此文。