气相色谱汽化室温度的设定

第四节　气相色谱法

一、概念

系采用气体为流动相（载气）流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法。物质或其衍生物汽化后，被载气带入色谱柱进行分离，各组分先后进入检测器，用记录仪、积分仪或数据处理系统记录色谱信号。

二、技术依据及原理

气相色谱仪是以气相色谱法原理为基础而设计的仪器。填充柱式气相色谱仪是将固定液涂布于惰性载体上，装入玻璃或不锈钢材料制成的色谱柱内制成的。毛细管柱气相色谱仪多用将固定液交联或键合于空管弹性石英毛细管内壁，称作融熔石英空心毛细管柱（FSOT）。流动相用气体，称为载气。仪器由气路系统、进样系统、柱分离系统、检测系统、温度控制系统和数据采集系统所组成。气相色谱法分析固态及液态样品时，是在加温状态下使样品处于气态，在载体上的固定液和载气间进行分配分离。加温系统耗电量大，2～3kW，故须有可供10～15A的电源，仪器接地应良好。

三、仪器及性能要求

1.气源

载气有氮、氦、氢等。常用氮作载气。最好使用99.99％高纯氮。但填充柱以及氢火焰离子化检测器亦可用99.9％纯氮，氮多用6m高压钢瓶装，按照高压容器安全操作规程操作。当气瓶气压下降到20kg/cm²时，应停止使用。由于氢有分子量小、热导系数大、黏度小等特点，因此在缺乏氦的情况下，常采用热导检测器载气，在火焰离子化检测器中它是必用的燃气。为了提高载气的线速度，缩短分析时间，用毛细管柱分析某些样品时，可采用氢作载气，氮作补气、空气助燃的办法。氢的来源目前除了氢高压钢瓶外，还可采用氢发生器，但要用超纯水，以防钯管失效。即使如此，钯管寿命仍较短，有条件的地方，以采用钢瓶氢为宜。氢易燃、易爆。使用时应特别注意安全，特别要注意气路的各连接部分的漏气检查。空气是氢焰检测器助燃气体，可用小型无油型空气压缩机提供气源。

2.气路连接、气流指示和调节

在安装气瓶减压阀时，应先将瓶口联结处的灰尘擦干净，将瓶口向外，旋阀门开关放气数次，吹除灰尘，将减压阀用扳手拧紧，再用连接管将减压阀出口连至气相色谱仪。用表面活性剂溶液检查连接处气密性。为了保证色谱定性和定量分析的准确性，载气流量要求恒定（变化小于1％），在气相色谱仪中一般都采用减压阀、稳压阀或稳压阀和稳流阀串联使用，以控制气流的稳定。在使用这些阀时，输入压力应符合说明书的规定，以维持压力的稳定。

3.气流的测量

气体的流速是以单位时间内通过色谱柱或检测器的气体体积大小来表示（ml/min），通常使用转子流量计和压力表换算法，观察直观方便，但不太准确，比较准确的方法是用皂膜流量计，它可以直接准确测出气体的流量。采用2～3mm内径填充柱用氮气为载气时，流速在30ml/min～60ml/min之间。现代仪器有电子流量检测器和电子压力控制器，可编程控制柱头压力和载气流量。

4.进样系统

进样量的大小、进样时间的长短，直接影响到柱的分离和最终定量结果。

5.微量注射器的使用

注射器取样后，针头刺入汽化室进样口的密封硅橡胶垫，将液体样品推入汽化室。为了达到进样重复性，在进样操作时必须注意：

（1）要用同一根或校准过的微量注射器进样。

（2）由于液体进样是用注射器刺入胶垫注入较高温度的汽化室，针头内液体会因受热膨胀挤入汽化室中，故每次进样操作应当一致，用同样的方式和速度进样，以保证进样的准确和重现性。

（3）使用前应检查注射器针尖光滑性，使用后必须及时清洗干净。

6.进样器

（1）汽化进样气相色谱液体进样需经加热使样品汽化，由载气带入色谱柱，因此要有汽化室。为了避免汽化的样品与金属接触产生分解，一般汽化室装有玻璃或石英的插管，此种进样方法使未汽化物质残留在插管内，应不时取出插管更换或清洗。

（2）柱上汽化进样为了避免样品的热分解以及气化室死体积对样品的稀释与扩散，采用柱上汽化进样，即色谱柱进口端一段不装填料，此段空管插入汽化室，样品液直接注于填料上。此种进样法不适用于溶剂残留量的测定，因为其有大量不挥发供试品，结在色谱柱进口端。

（3）毛细管色谱柱进样器分为分流进样和不分流进样。分流进样汽化室内插管内径较不分流进样大，并具有分流调节阀，以便调节分流比，分去大部分样品，以免柱过载。

除分流调节阀外，仪器另串联有分流截止阀于分流气路中。不分流进样则关闭此阀。常用分流进样方式是先将分流截止阀关闭，进样后等候一定时间打开分流截止阀分流。除有明确规定外，可根据预试验选择最佳条件（如灵敏度、重复性、分离度等）进行。

（4）进样密封硅橡胶垫应先加热老化，除去挥发性物质再用。

7.柱箱

柱箱温度的波动会影响色谱分析结果的重现性，因此要求柱箱控温精度在±10℃，柱箱温度波动小于0.1℃/h；温度梯度波动应小于使用温度的2％。温度控制分恒温和程序升温两种，前者用于简单组分分析，后者用于复杂多组分分析。

8.检测器

气相色谱检测器有：火焰离子化（FID）、热导（TCD）、电子俘获（ECD）、火焰光度（FPD）、热电离（TSD）或称氮磷（NPD）检测器等。在药物分析中火焰离子化（FID）检测器是最常用的检测器。

（1）FID检测器操作条件。

气体流速FID检测器须用3种不同气体：载气、氢气和空气，通常3种气体流速的合适比例约为1∶1∶10。使用毛细管柱时要增加补气，即在毛细管出口到检测器流路中增加补气的辅助气路，其目的是增加柱出口到检测器的载气速度，以减少这段死体积的影响，使灵敏度和峰形有所改善。

检测器温度温度对FID检测器的灵敏度和噪声的影响不显著，为了防止有机物冷凝，一般控制在比柱箱温度高30℃～50℃。此时氢在检测器中燃烧生成水，以水蒸气逸出检测器，若温度低，水凝在离子化室会造成漏电使色谱基线不稳，故检测温度应高于150℃。

检测器清洗FID检测器往往由于固定液流失，样品在喷嘴燃烧后产生积炭；或使用硅烷化衍生试剂沉积二氧化硅，污染检测器，喷嘴内径变小，点火困难，检测器线性范围变窄，收集极表面沉积二氧化硅，使灵敏度下降，故最好卸下喷嘴和收集极清洗。先用通针通喷嘴，必要时用金相砂纸打磨，然后再依次用洗涤剂、水超声清洗。在100℃～120℃烘干。收集极也按上述方法清洗。

（2）TCD操作条件。检测器温度和载气流速的波动影响稳定性，故为了保持稳定，检测器温度一般设定与柱温相同或高于柱温。

因热导检测是基于参比池气路中流过的纯载气与样品池气路中有被测组分流过时导热系数的差别而测定，故选用与被测成分蒸气导热系数相差大的气体作为载气则灵敏度高。用作有机物、水分测定时，理想的惰性载气为氦。若不需高灵敏度时，也可采用氮。氢的导热系数大，也可用作分析某些品种的载气，但须注意通风。

（3）ECD操作条件。ECD的放射源多用63Ni，可在450℃以下工作，有些ECD用氚为放射源的，检测器温度不得超过200℃。

ECD对电负性成分灵敏度高，故要求载气纯度高，至少要在99.99％以上。检测器的温度对响应值也有较大的影响。

9.色谱柱

色谱分析好坏主要取决于色谱柱。气相色谱柱分为填充柱和毛细管柱两大类。

（1）填充柱的老化。填充好的柱应进行老化处理才能使用，老化的目的是除去填充物中残留挥发性成分，并使固定液再一次均匀牢固地分布在柱体表面上。久未使用的色谱柱在重新使用前亦需再作老化处理，一般处理方法是将柱装入色谱仪中使载气缓缓通过色谱柱，然后在高于正常温度20℃～50℃、而不超过固定液最高使用温度时加热24h。为了避免柱污染检测器，在老化过程中不要将柱出口与检测器相接，让其放空，如有条件，可以用程序升温法老化柱，效果更好（以每分钟2℃～5℃的速率把温度升高到老化温度保持12～24h）。有些硅酮类的固定液如SE-30，可用一种特殊的顺序增强惰性及柱效，即保持250℃柱温1h，同时通氮除去氧和溶剂，停止通氮，加热至340℃，维持4h，然后降温至250℃，通氮老化直至基线稳定。如测定易分解的生物碱硫酸阿托品含量时，色谱柱必须经这样处理减少活性，否则，产生色谱峰拖尾和组分分解。

（2）毛细管（FSOT）柱的老化、维护与贮存，与填充柱一样，新柱需要老化，以除去残留溶剂及低分子量的聚合物。此外，老的柱也应定期老化，尤其是出现基线漂移，某些色谱峰开始拖尾时，以除去样品中的难挥发物在柱头的积累。要用高纯度的载气，以免缩短柱寿命，如聚乙二醇固定相柱最易被氧化，毛细管柱的前端数厘米处易损坏；不挥发物的积累，进样溶剂的侵蚀及机械损伤等。可以切除受损害的几厘米处，不至于影响总的柱效。切除时切口应平整。如果是横向交联或键合相柱，则可用适当的溶剂洗涤除去污染物，以使柱再生。选择何种溶剂取决于污染的性质、程度和固定相的种类。一般用戊烷来洗涤。如污染物极性较大，可用二氯甲烷或甲醇。但横向交联的聚乙二醇-20M，应避免用极性溶剂和二氯甲烷洗涤。洗涤FSOT柱，一般用2ml溶剂已足够。选用一装置，加压以使溶剂自出口端向入口端缓缓通过色谱柱。洗涤后，先在低温下除去溶剂，再进行老化处理。

毛细管色谱柱如不使用，应小心贮存，可用硅橡胶块将两端封闭，置于盒中。

四、开机操作

检查仪器上电器开关，均处于“关”的位置。

选好合用的色谱柱，柱两端应堵有盲堵。

取下盲堵，分清入口端及出口端，装于仪器上，拧紧固定螺母，但也勿过紧，以不漏气为度。若有换下色谱柱，应堵上盲堵保存。

开启载气钢瓶上总阀调节减压阀至规定压力。

用表面活性剂溶液检查柱连接处是否漏气，如有漏气应检查刃环或再略加紧固螺母。

如果仪器有恒压和恒流阀调节气流量，换柱后可不再调节，若有疑点应用皂膜流量计检查和调节流量。

打开各部分电路开关，设定汽化器、柱箱和检测器温度，开始加热。

待各部分温度恒定后，开氢钢瓶总阀、空气压缩机总阀，同载气操作。

按下点火按钮，应有噗的点火声，用玻璃片置火焰离子化检测器气体出口处，检视玻璃片上应有水雾，表示已点着火，同时记录器应有响应。

调节仪器的放大器灵敏度等，走基线，待基线稳定度达到可以接受的范围内时，即可进样分析。

分析完毕，待各组分均流出后，可关闭各加热电源开关，同时关氢气、空气，待检测器及柱箱降温至约50℃以下，关闭载气。

如工作完毕欲取下色谱柱，取下后应将柱两端用盲堵堵上。

如果是做溶剂残留量试验，应取出汽化器内玻璃或石英插管，清洗干净再放入。

五、样品的测定

1.仪器系统适用性试验

应符合各品种项下的要求。

2.供试品及对照品的配制

精密称取供试品和对照品各2份，按各品种项下的规定方法，准确配制供试品溶液和对照品溶液，按规定精密加入内标液或用外标法测定。

3.预试验

初次测定该品种时，可先经预试验以确定仪器参数，根据预试验情况，可适当调节柱温、载气流速、进样量等，使色谱峰的保留时间、分离度、峰面积或峰高的测量能符合要求。如用积分仪作峰面积积分时，对于有关物质检查测定的色谱峰面积不得少于1000μV·s，对含量测定的色谱峰面积应不得少于10000μV·s。否则应调节进样量，也可调节FID的灵敏度，但应注意信噪比是否达到。

4.测定

测定时每份校正因子测定溶液（或对照品溶液）及供试品溶液各进样2次，2份共4个校正因子，即4个供试品数据结果平均值相对标准差（RSD）不得大于1.5％。用外标法测定，相对标准偏差不得大于2.5％，如超过应重新测定。多份供试品测定时，每隔5批应再进对照品2次，核对一下仪器有无改变。

六、原始记录

气相色谱分析的原始记录，除按一般药品检验记录的要求记录外，还应注明仪器型号，色谱柱号，气化室、色谱柱箱、检测器的温度，载气流量，放大器灵敏度及衰减，进样体积，并附色谱图及处理打印结果。