主题：【第十五届原创】GC线速度引发的灵敏度问题

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/cm²；

p_o= 柱出口压力（绝对值），达因/cm²；

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/cm²

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。