气相色谱的方法开发及日常维护指南

你们要的课堂笔记来了！

上周四（3月26号），实验与分析平台特别邀请了南京海关动植物与食品检测中心 王红老师与小伙伴分享了气相色谱的方法开发及日常维护（链接：
http://zhibo.vogel.com.cn/watch/5222370），得到小伙伴们的热烈欢迎，强烈小析姐把课程内容整理成 章分享给大家，所以小析姐把当天的内容内容以及小伙伴们的问题进行了汇编，分享给大家，希望对你的工作学习有所帮助。

气相色谱 (GC) 技术能够分离给定混合物中单一组分，从而实现对各组分的鉴定与定量。适合 GC 分析的化合物必须有足够的挥发性和热稳定性。如果样品中的全部或某些组分能在 400oC 左右或更低温度下挥发且不分解，那么这些化合物则可以采用气相色谱进行分析。

广泛应用在：

? 食品和调味品分析

? 环境分析（PAH、农药、除草剂、苯）

? 工业化学品分析（醇类、卤代烃、芳香溶剂、酚类）

? 石油行业分析（汽油、挥发性含硫化合物、炼厂气）

? 药物分析（麻醉剂、巴比妥类、药物）

工作原理

仪器将化合物样品气化，并通过载气将其传输到色谱柱中。样品组分因物理性质的差异以不同速率穿过色谱柱。洗脱出的组分进入一个加热的检测器，检测器将根据自身与组分间的相互作用产生电子信号。数据系统将记录的信号值大小对运行时间作图，即得出了色谱图。GC主要用于分离极性与非极性的挥发性化合物。

结构组成

方法开发基本流程

参数设置

1、样品情况以及前处理方法

进入气相色谱分析的样品通常是气体或液体样品。固体样品是无法直接进入气相色谱进行分析的。

根据样品的情况通常可采用的处理方法有：

? 气体样品：顶空进样、固相微萃取等

? 液体样品：直接进样、液液萃取、固相萃取等?固体样品：固液萃取、快速溶剂萃取、吹扫捕集等

气相色谱的系统配置是根据所分析目标化合物的性质、进样方式所决定，主要包括进样器、进样口、色谱柱、检测器、载气等。

2、进样系统

（1）进样器

（2）进样口

进样口将蒸发后的样品引入载气气流中。通常为加热状态，以蒸发液体样品。

3、分离系统

色谱柱

发生分离的场所。多数分离对温度具有高度依赖性，因此将色谱柱置于一个严格控制的柱温箱中。样品蒸气由载气引入色谱柱中。化合物在固定相（涂层）和流动相（载气）之间进行选择性分配。柱温箱升高温度，使所有化合物被洗脱。选择正确的色谱柱很关键，需要考虑选择性、极性和苯含量等因素。色谱柱内径将影响柱效、溶质保留值、柱头压力和载气流速。色谱柱长度将影响溶质保留值、柱头压力、柱流失以及成本。

色谱柱选择

1. 如果无法获知如何选择色谱柱信息，可从 DB-1 或 DB-5 开始。

2. 低流失（“ms”）色谱柱通常惰性较强，并且温度上限较高。

3. 使用极性最弱的固定相能获得满意的分离度和分析时间。

非极性固定相与极性固定相相比具有更长的寿命。

4. 使用极性与溶质极性类似的固定相。

这一方法很有效，但也不一定总是能够筛选出最好的固定相。

5. 如果所分离的较差的溶质具有不同偶极或氢键强度，则可以换用具有不同偶极或氢键相互作用的固定相。

一旦改变固定相，可能会出现其他共洗脱组分，因而新的固定相不一定能提供更好的整体分离度。

6. 如果可能，避免使用含有与选择性检测器产生高响应官能团的固定相。

例如，在使用 NPD 检测器时，含氰丙基的固定相出现异常高的基线升高（由于柱流失）。

7. DB-1 或 DB-5、DB-1701、DB-17 和DB-WAX 能以最少数量的色谱柱覆盖最大范围的选择性。

8. PLOT 柱可用于在高于室温的柱温下分析气体样品。

4、检测系统

检测器

含有已分离化合物的气流从色谱柱流出并通过检测器。检测器输出生成色谱图。有多种检测器类型可选，但每种检测器执行的任务均相同：

? 当检测器中为纯载气（不存在任何组分）时，将产生稳定的电子信号（基线）

? 当组分通过检测器时，将产生不同的信号。

检测器的选择

检测器灵敏度

仪器各参数的设置与优化案例

进样口：进样量，进样口温度，进样模式，分流比等；

柱温：柱流速、程序升温条件；

检测器：温度，气体条件等。

以国标GB/T 5009.19-2008 食品中有机氯农药 多组分残留量的测定为例：、毛细管柱气相色谱-电子捕获器检测法

日常维护及保养

GC流路中的每个环节都至关重要，大量的意外问题往往出现在十分简单并经常被忽视的污染和使用不当。

? 自动进样系统（进样瓶、洗针瓶、进样针）

? 进样口（隔垫、衬管、分流平板、石墨垫等）

? 气路（净化器）

? 色谱柱（柱头污染、柱流失）

? 检测器

1、自动进样系统

（1）进样针：

可以用有机溶剂来清洗进样针的内壁进样针推杆是否可以平滑地移动；

如果在进样针推杆不以平滑的移动,则可以将推杆取出， 蘸过有机溶剂的软布将其擦干净。

（2）洗针瓶：

多次进样后样品残留会累积在瓶内，需要经常清洗或更换新的洗针瓶，清洗时需用棉签擦拭玻璃内表面。

（3）进样口

至关重要的样品“加速站”

进样口的常见问题：

? 样品残留的积累或吸附：分流平板，衬管残留导致响应降低/拖尾分流出口捕集阱饱和，影响EPC流量控制；

? 进样口不密闭导致漏气进样口螺帽、隔垫、分流平板、石墨垫维护或安装不佳对检测器和色谱柱形成氧损伤；

? 进样口耗材本身的材料残留：隔垫橡胶的掉屑衬管玻璃棉脱落O型圈形变粘连石墨垫掉屑。

2、气路系统

气路系统的维护主要包括：气体净化器（载气和检测器用气体）、分流放空内部补集阱、分流放空外部补集阱等。

3、色谱柱

色谱柱污染引起的问题有：

? 污染物流出导致出现鬼峰? 柱效下降出现峰拖尾或展宽，目标化合物分离度下降；

? 重现性受到影响（保留时间、峰面积）；

? 不出峰 ? 噪声变高，灵敏度下降。

4、检测器

检测器受污染后会导致基线噪声升高，应关注基线噪声，需要时，及时清洗检测器。清洗方式主要有：

? 高温热清洗，升高温度（300-350℃，FPD除外），烘烤检测器使污染物从检测器排出 ；

? 拆开之后用溶剂清洗（FID，NPD） ；

? ECD不可拆开清洗。

友精选问答

1、色谱柱需要截取截去1米吗？

答：色谱柱截取1米主要是在色谱柱前端污染比较严重的情况下。

2、基线震荡，噪声大可能是什么原因？

答：基线震荡主要的原因可能是气体不纯，从而造成基线震荡。噪声变大的主要原因有三个：第一，有可能是色谱柱发生了污染；第二，色谱柱的升温程序的最终温度过高，导致固定相流失；第三，检测污染，以上三种情况都会造成噪声变大。

3、脂肪酸甲酯化，仪器的方法建成和平常有没有区别呀？

答：脂肪酸甲酯化的仪器方法建立与平常没什么区别，唯一需要注意的就是色谱柱的选择，因为脂肪酸甲酯是有机酸，所以在选择色谱柱的时候，最好选择专用的脂肪酸色谱柱。

4、为什么实际前处理做样过程净化会比不净化回收率低？

答：前处理过程确实会有样品损失，但是也要看回收率情况，检查回收情况可以采用内标的方法。

5、同种色谱柱进同样的样品，程序升温时间不一样（一个升温速率快，一个速率慢），同种物质出峰时间是否不一致，升温慢的晚出峰？

答：一般情况下，升温速率不同，出峰时间肯定也会不同，但是，物质出峰时间与检测物质的沸点息息相关，要综合考虑。

6、FPD检测器不能高温烘烤，该如何维护？

答：可以将FPD检测器拆卸下来，进行清洗，或者进行更换新的检测器。

7、安捷伦气相自动进样重复性不好，有时达不到3%，怎样提高仪器重复性？

答：自动进样重复性不好的原因有以下几点：第一，目标化合物性质不稳定；第二，样品的进样量过低；第三，与样品气化温度有关，进样口的温度设置不合理；最后，发生了活性吸附现象，衬管都是有活性位点，会产生活性吸附现象，导致检测结果重复变差。

8、程序升温时，一般起始温度设置多大？

答：这个起始温度要根据目标化合物的性质而定，如果目标化合物是易挥发的化合物，初始温度可以设置稍微低一点，太起始温度，也不宜太低，最好不要低于30℃，如果目标化合物是沸点比较高，起始温度就可以高一点，总体来说，能保证目标化合物可以出峰即可。

9、气质在测样时，当温度偏高时，基线一直往上漂，是怎么回事？

答：这个问题的主要原因就是温度过高，导致色谱流失，进而导致，基线向上漂移，解决办法就是换一个低流失的色谱。

10、分流比大小有什么影响？

答：首先，我们要了解什么是分离比？分流比就是样品进入色柱与排出进样器的比例，例如，如果分流比是10:1，那么，就有1份的样品，进入色谱柱，到达检测器，而另外的9份样品则通过隔垫吹扫模式，到分流系统的捕集阱。对同一浓度的样品而言，分流比越大，进入色谱柱的样品浓度就越小；分离比越小，进入色谱柱的谱柱的样品浓度就越大。其次，分流比的设置是根据样品的浓度而定，待分析的样品浓度较高，可以设置较大的分离比，如果样品浓度较低，就可以设置小一点的分离比，甚至可以不分流。

11、烷基汞的项目检测，峰形很差，而且响应变化会降低，这个有什么好办法吗？

答：烷基汞是一种比较容易挥发的物质，峰形差有可能与柱子的选择、升温程序和进样口的温度有关系，建议尝试更换色谱柱和降低进样口温度。

12、国标中的检出限是什么检出限？

答：国标里规定的检出限是方法检测限，仪器检出限通常是设备在出厂时，工程师对仪器进行调试做出来的检出限。

13、同时买了两根安捷伦DB-1的柱子，一根用的重复性较好，另一根存放在库房，前段时间拿出来用，发现重复性不好，怎么回事？

答：首先要检测一下，在保存过程中，柱头是否密封了，如果长时间在敞开的状态，可能会产生色谱柱固定相的流失，导致检测结果重复性不好。

14、质谱柱子老化，质谱部分的柱子怎么办？

答：质谱的柱子老化最需要注意的就是老化过程对离子源的污染，所以在老化柱子的时候，质谱端有两种处理办法：一是，质谱泄真空，将质谱端的柱子拆卸下来进行老化；二是，开启离子源烘烤模式，赶走附着在离子源的污染物，保护离子源。

15、溶剂切除时间和溶剂延迟时间应该意义不太一样吧？

答：溶剂延迟时间是防治溶剂大量进入离子源，对离子源里的灯丝寿命产生影响，溶剂切除时间和溶剂延迟时间意义是一样的，只是说法不同而已。

16、DB-VRX柱做土壤有机氯不理想怎么弄？

答：建议可以换一根色谱柱，例如，DB-1701或者是DB-5，DB-5是目前市面上最通用的柱子，对分析弱极性和极性化合物都有很不错的分离效果。

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