主题:【分享】怎样使用柱温程序升温方法来改善后流出组分的峰形?

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气相色谱是将样品气化后导入色谱柱进行分离分析,柱温直接影响样品中各组分的色谱行为。很多时候,大部分样品组分复杂、沸程较宽,这种情况下,如果使用恒温分析,则各组分难以完全分离并且峰形较差。同时以低极性色谱柱为例,宽沸程的复杂样品在恒温模式下进行分析,柱温设定太高则分离度下降,柱温设定太低则分析时间延长。因此,应该用柱温程序升温方法来改善后流出组分的峰形。
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原因
为改善色谱峰峰形及分离效果,一般可通过改变柱温或更换色谱柱来实现,二者比较,改善柱温最为常用且方便。
通常在选择柱温条件时,有恒温和程序升温两种方法。程序升温色谱法类似于液相的梯度洗脱,是指进样后,在一次样品分析的时间周期内,色谱柱的温度按照根据组分沸程预先设置的程序连续地随时间线性或非线性变化逐渐升高,就会使样品中的各个组分的分配系数都处于连续变小的状态,使它们在气相中的浓度不断的提高,检测器可在较短的时间内连续接收到高浓度的各个组分,使其都在最佳柱温(或称保留温度)下逸出,而获得满意的分离度和相接近的柱效,从而使样品中各个组分实现完全的分离,并缩短了总分析时间,且让各化合物获得较好的峰形。
解决方案
目前,程序升温是改善复杂混合样品分离最主要的手段。采用柱温程序升温方式,可有效分离多组分、宽沸点范围的复杂样品,由于初温较低,在逐渐升温的过程中不同沸点的物质逐渐气化最终在柱子中分离开。程序升温的条件,包括起始温度、维持起始温度的时间、升温速率、最终温度、维持最终温度的时间,通常都要反复实验加以选择。
针对复杂的样品,一般先设定一个升温程序,初温40℃或50℃不保持,以10-20℃/min升温速率升至最高温度,如280℃-300℃,最高温度视色谱柱的温度上限而定。记录色谱图,观察分离情况:如果在一段时间内出现空白或色谱峰非常少,根据升温程序计算这一段时间的温度,然后提高其升温速率;若某一段时间内出现大量的色谱峰堆积,根据升温程序计算这一段时间的温度,降低其升温速率,若仍然分不开,则在本段时间升温起点的温度保持5-10min,观察其分离,反复调整至分离度、直至所有峰形良好。
案例分析
利用Agilent 5975-6890N GC-MS分析干姜超临界萃取物,以程序升温方式1:初温50℃,10℃/min升温至250℃分析,得到色谱图见图1。由于该样品为超临界萃取物,组分沸点较高,以恒定的升温速率做线性程序升温时前10min基本没有组分流出,色谱峰主要集中在后半段,且分离效果不佳,因此单阶线性升温程序不能满足分离要求,应进行多阶程序升温条件优化。调整程序升温为:初温125℃,2℃/min升温至160℃,保持5min后,以20℃/min升温至210℃,再以10℃/min升温至250℃,提高初始温度,可以使组分较快的流出色谱柱,减小升温速率可以使各不同沸点组分出峰时间间隔变长,分离度增大,优化后的结果见图2。

图1 生姜挥发油的程序升温总离子流图

图2  生姜挥发油的程序升温总离子流图
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