分流/不分流進樣——《氣相色譜方法及應用》

                             一、進樣口結構
分流/不分流進樣口是毛細管GC更常用的進樣口，它既可用作分流進樣，也可用作不分流進樣口圖4-2是典型的分流/不分流進樣口示意圖。從結構上看，分流/不分流進樣口與填充柱進樣有明顯的不同，一是前者有分流氣出口及其控制裝置，二是除了進樣口前有一個控制閥外，在分流氣路上還有一個柱前壓調節閥，二是二者使用的襯管結構不同。而分流進樣和不分流進樣在操作參數的設置，對樣品的要求以及襯管結構方面也有很大區別，下面分別討論之。

 二、分流進樣
(一)載氣流路和襯管選擇
分流進樣時載氣流路如圖4-2a所示。進入進樣口的載氣總流量由一個總流量閥控制，而后載氣分成兩部分:一是隔墊吹掃氣(1～3mL/min)，二是進入汽化室的載氣。進入汽化室的載氣與樣品氣體混合后又分為兩部分：大部分經分流出口放空，小部分進樣色譜柱。以總流量為104 m1/min為例，如果隔墊吹掃氣流設置為3m1/min，則另101mL/min進入汽化室。當分流流量為100mL/min時。柱內流量為lml/min，這時分流比為100:1。注意。此儀器設計將柱前壓調節閥置于分流氣路上，這就可在總流量不變的情況下，改變柱前壓。柱前壓越高，柱流速越大，分析速度越快。而要在柱前壓(柱流速不變)的條件下改變分流比，則必須調節總流更。總流量越大，分流比越大。
分流進樣口可采用多種襯管，用于分流進樣的襯管大都不是直通的，管內有縮徑處或者燒結板，或者有玻瑞珠，或者填充有玻璃毛。

襯管的上端常用“O"形硅橡膠環密封。用一段時間后該環會老化而造成漏氣。故要及時更換。當進樣口溫度超過400℃時，更好采用石墨密封環。

(二)樣品的適用性
分流進樣適合于大部分可揮發樣品，包括液體和氣體樣品，特別是對一些化學試劑(如將劑)的分折。因為其中一些組分會在主峰前流出。而且樣品不能稀釋、故分流進樣住往是理想的選擇。此外，在毛細管GC的方法開發過程中，如果對樣品的組成不很清楚。也應首先采用分流進樣口對于一些相對“臟"的樣品，更應采用分流進樣，因為分流進樣時大部分樣品被放空，只有一小部分樣品進入色譜柱，這在很大程度上防止了柱污染。只是在分流進樣不能滿足分析要求時（靈敏度太低），才考慮其他進樣方式，如不分流進樣和柱上進_樣等。 
總之，分流進樣的適用范圍寬，靈話性很大。分流比可調范圍廣，故成為毛細管GC的進樣方式。
(三)操作參數設置
1.溫度
進樣口溫度應接近于或等于樣品中更重組分沸的點，以保證樣品快速汽化，減小初始譜帶寬度。但溢度太高有使樣品組分分解的可能性。對于個未知的新樣品。可將進樣口溫度設置為300度進行試驗。 
2.載氣流速
常用毛細管GC所用柱內載氣線流速為：氦氣30～50cm/s，氮氣20～40cm/s，氫氣40～60cm/s。實際流速可通過測定死時間來計算，通過調節柱前從來控制。對于分流進樣，還要測定隔墊吹掃氣流量和分流流量，前者一般為2～3mL/min，后者則要依據樣品情況(如待側組分濃度等)、進樣量大小和分析要求來改變。常用分流比范圍為20:1～200:1，樣品濃度大或進樣量大時，分流比可相應增大，反之則減小。用大口徑柱時分流比小一些(或采用不分流進樣)。用微徑柱作快速GC分析時，分流比要求很大(如1000:1或更高)。另一方面，分流比小時，分流歧視(見下面關于分流歧視問題的討論)效應可能小一些，但初始譜帶(主要是溶劑譜帶)寬度要大一些。必要時可采用聚焦技術。而分流比大時，初始譜帶寬度小，但分流歧視效應可能會增大。所以，在實際工作中應據樣品情況和分析要求選擇一個合適的折衷點。
3.進樣量和進樣速度

(四)分流歧視問題。因此，采用分流進樣時必須注意這個問題。那么，是什么因素造成分流歧視的呢？
即由于樣品中各組分的極性不同，沸點各異，因而汽化速度各不相同。理論上講，只要汽化溫度足夠高，就能使樣品的全部組分迅速汽化。只要汽化室內樣品處于均相氣體狀態，分流歧視就是可以忽略的。然而，實際上樣品在汽化室是處于一種運動狀態，即必須隨載氣流動。從汽化室汽化到進入色譜柱的時間很短(以秒計)，沸點不同的組分到達分流點時，汽化狀態可能不*相同。這樣，由于分流流量遠大于柱內流量，至于分流比的測定定是很簡單的，只要在分流出口用皂膜流量計測定分流流量，再測定柱內流量(因為柱內流量很小，用皂膜流量計測定時誤差較大，故常用測定死時間的辦法進行流量計算)。二者之比即為分流比。嚴格地講，兩個流量值應校正到相同的溫度和壓力條件下，才能獲得準確的分流比。實際工作中人們更關心的是分流比的重現性，分流比則常用整數之比表示，故一般不需要很準確地測定。
具體分析中要消除分流歧視，還應注意色譜柱的初始溫度盡可能高一些。這樣，汽化溫度和柱箱溫度之差就會小一些，因而樣品在汽化室經歷的溫度梯度就會小一些，可避免汽化后的樣品發生部分冷凝。更后一個問題是色譜柱的安裝，一是要保證柱入口端超過了分流點。二是保證柱入口端處于汽化室襯管的中央，即汽化室內色譜柱與襯管是同軸的(參看上一章有關色譜柱安裝的內容)。
盡管分流進樣有歧視間題，但它仍然是毛細管GC中更常用的進樣方式。在實際工作中。分流歧視是很難*消除的，但只要操作是重現的，一定程度的歧視是重現的。就可以通過標準樣品的校準來消除歧視效應對定量精度的影響
另一方面。由于分流進樣給檢測靈敏度提出了更高的要求，而當樣品濃度太低時。分流進樣并不總是合適的選擇。除了進行樣品預處理(如濃縮)外。讀者很容易想到不分流進樣。既然分流進樣是因為柱容量小、樣品濃度高而不得不采用的方法。那么低濃度樣品采用不分流進樣，以提高檢測靈敏度就是理所當然的選擇了。

三、不分流進樣
(一) 載氣流路和襯管選擇
不分流進樣與分流進樣采用同一個進樣口，顧名思義，不分流進樣就是將分流氣路的電磁閥關閉[圖4-2(b)]，讓樣品全部進入色潛柱。這樣做的好處是顯而易見的，既可提高分析靈敏度，又能消除分流歧視的影響。然而，在實際工作中、不分流進樣的應用遠沒有分流進樣普遍，只是在分流進樣不能滿足分析要求時(主要是靈敏度要求)，才考慮使用不分流進樣。這是因為不消除這種溶劑效應可從幾個方面考慮，但就載氣的流路來說，使系統處于不分流狀態[圖4-2(b)]。待大部分汽化的樣品進入色醉柱后，開啟分流閥，使系統處于分流狀態[圖4-2(a)]。這樣，汽化室內殘留的溶劑氣體(當然包括一小部分樣品組分)就很快從分流出口放空，從而在很大程度上消除了溶劑拖尾[如圖4-2(b)所示]。分流狀態一直持續到分析結束，注射下一個樣品時再關閉分流閥。所以我們說，不分流進樣并不是不分流，而是分流與不分流的結合。這里，確定一個瞬間不分流時間(從進樣到開啟分流閥的時間)往往是分析成敗的關鍵。原則上講，這一時間應足夠長。以保證絕大部分樣品進人色譜柱，避免分流歧視的影響；同時又要盡可能短，以更大限度地消除溶劑搶尾、使早流出峰的分析更為準確。這顯然是有矛盾的。在實際工作中，常常是根據樣品的具體情況(如溶劑沸點、待測組分沸點和濃度等)或操作條件來確定一個優化的折衷點。研究結果表明，這一時間值一般在30～80S之間。文獻報道多采用0.75min，即從進樣到開啟分流閥的時問為0.75min，通常能保證95%以上的樣品進入色譜柱，本節后而將介紹如何用實驗方法確定優化的不分流時間。
襯管的尺寸是影響不分流進樣性能的另一個重要因素。為了使樣品在汽化室盡可能少地稀釋，從而減小初始譜帶寬度，襯管的容積小一些有利，一般為0.25～1mL，且更好使用直通式襯管。對于干凈樣品，襯管內可不填充玻璃毛，對于相對臟的樣品，則需要填充玻瑞或石英毛，以保證分析的重現性并保護色譜柱不被污染。但要注意，由于不分流進樣時樣品在汽化室滯留的時間比分流進樣時長，熱不穩定化合物的分解可能性也大，故襯管和其中填充的石英毛都必須經硅烷化處理，且要及時清洗，更換和重新硅烷化。

(二)樣品的適用性
不分流進樣具有明顯高于分流進樣的靈敏度，它通常用于環境分析(如水和大氣中痕量污染物的檢測)、食品中的農藥殘留監測，以及臨床和藥物分析等。這些藥品往往都比較臟，所以樣品的預處理是保護色譜柱所必須注意的問題。此外，待測痕量組分如果在溶劑拖尾處出蜂，還可采用溶劑聚焦的方法來提高分析靈敏度。

不分流進樣對樣品溶劑有較嚴格的要求。因為進樣口溫度、色譜柱初始溫度、瞬間不分流的時間和進樣體積都與溶劑沸點有關。一般地講，使用高沸點溶劑比低沸點溶劑有利，因為溶劑沸點高時，容易實現溶劑聚焦，且可使用較高的色譜柱初始溫度，還可降低注射器針尖歧視以及汽化室的壓力突變。表4-2列出了常見的溶劑及其沸點和實現溶劑聚焦宜采用的色譜柱初始溫度。

另一方面，洛劑的極性一定要與樣品的極性相匹配，且要保證溶劑在所有被測樣品組分之前出峰，否則早流出的峰就會被溶劑的大峰掩蓋。同時，溶劑還要與固定相匹配，才能實現有效的溶劑聚焦。必要時可采用保留間隙管來達到聚焦的目的。
對于高沸點痕量組分的分析，不分流進樣就容易多了。此時可以不考慮溶劑的沸點，因為有周定相聚焦就完保證窄的初始譜帶，采用高的初始柱溫還可縮短分析時間。事實上，不分流進樣應是分析高沸點痕更組分的方法。