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实验室分析方法-气相色谱法的进样方式介绍

日期:2022/11/15 23:22:37  阅读数:1072

气相色谱分析主要有填充柱进样和毛细管进样两种方式。



1.填充柱进样

填充柱进样口是目前最为常用,也是最简单、最易操作的GC进样口,该进样口的作用就是提供一个样品气化室,所以气化的样品都被载气带入色谱柱进行分离。进样口可连接玻璃或不锈钢填充柱,进样口温度应接近于或略高于样品中待测高沸点组分的沸点。内径为2mm左右的填充柱,载气流速一般为30mL/min(氦气)。用氢气作载气时流速可更高一些,用氮气时则要稍低一些,实际样品要依据具体分离情况进行载气流速的优化。填充柱的柱容量大,进样量较大。



填充柱进样口还可连接大口径毛细管柱直接进样分析。当使用大口径毛细管柱时,进样口温度一般应高于待测组分沸点10~25℃。从减少初始谱带宽度的角度看,载气流量越快越好。但由于填充柱进样口的载气控制常常是恒流控制模式,其稳定流速不应低于15mL/min,而这正是大口径毛细管柱的流量上限。由于大口径的柱容量小于填充柱,故进样量较小,进样速度宜慢一些。



在填充柱分析中,有一些特殊的采样方法和进样技术:



(1)加压进样技术  在填充柱分析中,有时会出现进样信号过大而干扰微量气体组分检测的现象。进样信号的产生是由于柱系统压力与进样系统压力过度失衡造成的。为了消除这种现象,可通过加压进样装置,即在进样系统中安装一个微量调节阀,通过控制微调阀,使进样系统压力与柱系统压力达到均衡有效地消除了进样信号对微量气体组检测的干扰。



加压进样装置流程如图5所示。当六通阀处于采样位置时,通过微量调节阀控制样品


图5加压进样装置流程图

1一定量管;2一转子流量计;3一精密压力表;4一微量调节阀(针形阀);5色谱柱





气的放空流量使样品气系统产生一定压力,压力的大小由系统中的精密压力表测量并参照柱系统柱前压力进行调节。当进样系统压力与柱系统压力达到平衡时,进样过程中系统无气流冲击,进样信号即可得到消除。



(2)特殊情况下的样品采集和进样

①带压液化C4、C5烃类的采样装置有带取样瓶和带取样管两种。取样瓶是一个小的玻璃瓶,可耐压0.15~0.2MPa。取样的关键是既不要让轻组分偏低,也不要让重组分偏高,因此要求操作敏捷。取样后,样品放在冰盐水浴中保存。分析时用预先被干冰冷却的注射器抽取样品,迅速注入色谱仪。后者取样管是体积2~3mL的耐压管,取样时,将管直接接到取样点的管路上,取样后移接到气化装置上,使其全部气化,令气体样品注入色谱仪。



②密封或氮气保护取样注射器玻璃注射器的尾部气密性较差,当所取样品不能与空气接触时,可在注射器尾部加密封垫,为增加密封性,注射杆上端可稍涂真空润滑油。当测定溶剂油中溶解氧时,取样的微量注射器尾部要用氮气保护。



③C4、C5烃类混合气样的进样C4、C3烃类混合气体最好用六通阀进样。因为注射器的速度快,样品在瞬间可能达到露点,使得部分组分液化留在注射器内壁上,影响进样的准确性,而六通阀进样则不存在这一问题。用注射器进标样进行定量分析时,标样需用空气或氮气配制,不要用烃类配制,否则会产生较大误差。



④负压系统取气样装置从负压系统取气样,一般取样量要大,不然转变为常压时样品量太少。要尽量缩短进样时间,以免不稳定的反应产物发生变化。负压系统取气样的装置可参看图6。




图6负压系统取气样装置

1一绝对压力表:2-压力调节器:3一流速控制器:4一取样管(100mL):5阀门:6一六通阀:7一真空泵



2.毛细管进样

(1)分流/不分流进样  样品进样量若较大,则需要减少其进入色谱柱的量,以免超过色谱柱负荷。可采取的办法是只容许带着气化样品的载气一部分进入色谱柱,而将另一部分放空,即将载气(样品)进行分流。当然,如果用的是大口径柱,样品量不会超过其负荷,就无需分流了。



分流进样是最经典且至今仍在广泛应用的一种进样方式,由 Desty最早提出,分流装置大多如图7所示,现在一般都设计为分流/不流两用形式,关闭放空,就变成不分流进样方式。


图7分流/不分流进样器

1一选样隔膜:2一隔膜清洗气针型阀:3-玻璃或石英内衬管;4一分流放空针型间:5玻璃毛细管柱



载气引入气化室上端后,一小部分用于隔膜清洗大部分样品由微量注射器穿过隔膜进入气化室。气化室内装有一玻璃或石英内衬衬管中填充石英或玻璃毛,使样品的蒸气和载气充分混合。此混合气在进柱前,大部分通过放空法放空,极少部分进入色谱柱,进入的样品量可按一定的分流比来调节。分流比大都在(1:10)~(1:500)的范围内调节。对柱长度25m、内径<0.3mm、液膜<1.0m的柱子,常用分流比为(1:30)~(1:120)。