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技术文章

影响静态顶空分析的因素

实际应用中有一些消除或减少基质效应的方法,主要是: 

 

 

 

 

(l)利用盐析作用 即在水溶液中加入无机盐(如硫酸钠)来改变挥发性组分的分配系数。实验证明,盐浓度小于5%时几乎没有作用,故常用高浓度的盐,甚至用饱和浓度。需要指出的是,盐析作用对极性组分的影响远大于对非极性组分的影响。此外。在水溶液中加入GC之后,溶液体积会变化,定童线性范围可能变窄,这些都是在定壁分析中应该考虑的。

 

 

(2)在有机溶液中加入水 当然,水要与所用有机溶剂相溶。这可以减小有机物在有机溶剂中的溶解度,增大其在顶空气体中的含量。比如,测定聚合物中的2-乙基己基丙烯酸酯残留量时,样品溶于二甲基乙酰胺中,然后加入水,分析灵敏度可提高数百倍。

(3)调节溶液的pH 对于碱和酸,通过控制pH可使其解离度改变,或使其巾待测物的挥发性变得更一大,从而有利于分析。

(4)固体样品的粉碎 物质在固体中的扩散系数要比在液体中小l到2个数量级。固体样品中挥发物的扩散速度很慢,往往需要很长时间才能达到平衡。尽量采样小颗粒的固体样品有利于缩短平衡时间。但是要注意,一般的粉碎方**造成样品损失。比如研磨发热,挥发性组分就会丢失。故顶空GC中多用冷冻粉碎技术来制备固体样品。同时,用水或有机溶剂浸润样品(三相体系),也可以减小固体表面对待测物的吸附作用。

此外,稀释样品也是减小基质效应的常用方法,但其代价是减低了灵敏度。其他消除基质效应的技术,如全挥发技术等,将在下面讨论。

*后,样品中的水分也是一个影响因素。虽然静态顶空样品中水分含量常没有动态顶空那么大,但水溶液样品在浓度较高时,水蒸气会影响GC分离结果,特别是采用冷冻聚焦技术时。故应在色谱柱前连接除水装置,如装有氯化钙、氯化铿等吸附剂的短预柱。当然要保证被测组分不被吸附.
(二)样品量
样品量是指顶空样品瓶中的样品体积,有时也指进入GC的样品量。其实后者应称为进样量。在顶空GC分析中,进样量是通过进样时间(压力平衡系统)或定量管(压力控制定量管系统)来控制的,它还受温度和压力等因素的影响。事实上,顶空GC分析中**进样量没有多大意义,重要的是进样量的重现性,只要能保证进样条件的完全重现,也就保证了重现的进样量公即使在定量分析中,一般也不需要知道**进样量的数值。

顶空样品瓶中的样品体积对分析结果影响很大,因为它直接决定相比β。在**节我们曾导出一个方程:
Cg=C0/(K+β),其中β=Vg/Vs,K=C0/Cg

对于一个给定的气液平衡系统,K和C0为常数,β与顶空气体中的浓度成正比。也可是说,样品体积Vs增大时,β减小,Cg增大,因而灵敏度增加。但对具体的样品体系,还要看K的大小。换言之,K>>β时,样品体积的改变对分析灵敏度影响很小。而当K<<β时,影响就很大。比如,分析水溶液中的二氧六环和环已烷,用20mL的样品瓶在60℃平衡。此时二氧六环的K为642,而环己烷则为0.04。当样品量由1mL变为5mL时,二氧六环的分析灵敏度(峰面积)只提高了1.3% ,而环己烷却提高了452%。所以,样品量要依据样品体系的性质来确定。 

 

 

 

 

与样品量有关的另一个问题是其重现性。因为静态顶空GC往往只从一个样品瓶中取样一次。要做平行实验时,则需要制备几份样品分别置于不同样品瓶中。这时每份样品的体积是否重现也影响分析结果。待测组分的分配系数越小(在凝聚相中的溶解度越大),样品体积波动所造成的结果误差就越大;反之,分配系数越大,这种影响就越小。然而,在实际工作中,样品体系的分配系数往往是未知的,因此我们建议任何时候都要尽量使各份样品的体积相互一致。

具体分析时,样品体积还与样品瓶的容积有关。样品体积的上限是充满样品瓶容积的80%,以便有足够的顶空体积便于取样。常采用样品瓶容积的50%为样品体积。有时只用几微升样品。样品性质、分析目的和方法是决定样品体积的主要因素.
(三)平衡温度
样品的平衡温度与蒸气压直接相关,它影响分配系数。一般来说,温度越高,蒸气压越高,顶空气体的浓度越高,分析灵敏度就越高。待测组分的沸点越低,对温度越敏感。因此,顶空GC特别适合于分析样品中的低沸点成分。单就这个角度,平衡温度高一些对分析是有利的,它可以缩短平衡时间。

然而,在顶空GC中,温度的改变只影响分配系数K,并不影响相比β。如前所述,我们必须同时考虑这两个参数。对于给定的样品体系,β是常数,顶空气体的浓度与分配系数K成反比。如上所述,当K>>β时,温度的影响非常明显。当K<<β声时。温度升高使K降低,但K+β的变化很小,因此顶空气体的浓度变化也很小。比如,我们分析一个水溶液中的甲醇、甲乙酮、甲苯、正己烷和四氯乙烯,表6-3给出了这一体系在不同温度下的分配系数K值。用6mL的样品瓶,样品体积为1mL,这时相比为5。表中同时列出了1/(K+β)值。

假设各组分在原样品中的浓度相同,那么,80℃的平衡温度与40℃相比,甲醇在顶空气体中的浓度将增加5. 15倍,甲乙酮增加2.61倍,甲苯只增加25%,而正己烷和四氯乙烯则分别增加2. 6%和10.4%。可见,温度的影响因组分的不同而异。对于甲醇和甲乙酮,提 高平衡温度可大大提高分析灵敏度;对于甲苯和四氯乙烯则影响甚微,对于正己烷,其影响完全可以忽略。因此,平衡温度应根据分析对象来选择.

 

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