上海智慧环保展

上海国际智慧环保及环境监测展览会

INTENV CHINA 2023

2023年6月5-7日

上海 | 国家会展中心(虹桥)

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气相色谱峰拖尾的原因终于找到了!

每个实验员的实验生涯中,总会遇到那么N次色谱峰拖尾。那么色谱峰为什么会拖尾呢?是柱子坏了?还是操作失误?主要原因有以下3种,我们今天具体看看都是哪3种原因。

 

气相色谱仪(GC)和气相色谱质谱联用仪分析化合物时,有时候会遇到色谱峰拖尾的问题,根据拖尾的现象,可以分为:

 

(1)低浓度的组分正常,高浓度的组分拖尾;

 

(2)极性化合物拖尾;

 

(3)早流出的组分拖尾;

 

(4)晚流出的组分拖尾;

 

(5)所有组分拖尾;

 

如果气相色谱峰拖尾,一般是气相色谱仪的原因,与质谱仪或气相色谱仪检测器的关系不大,主要从以下几个方面分析:样品、进样口和色谱柱三个问题,下面我们具体分析一下。

 

01 样口的问题

 

1、样品浓度太高

 

样品浓度太高时,样品的色谱峰就会有明显的拖尾,这种情况下可以稀释样品,或者把样品进样的模式由不分流进样改为分流进样,或者把分流进样的分流比调高一些,例如之前设置进样分流比为10:1,根据样品的实际浓度可以设置为100:1等。

 

2、样品的性质问题

 

①化合物极性太强

 

分析极性化合物或活性化合物时,其活性位点容易与流经途中的位点吸附而呈现出拖尾,这种情况下要求样品分析系统具有良好的惰性,例如使用超惰的衬管、干净的分流平板和惰性好的低流失色谱柱。

 

②化合物的沸点太低

 

早流出的组分一般是挥发性强、沸点低的组分,这类化合物拖尾严重时,主要原因在于化合物的沸点太低,可能在于溶剂聚焦效应不够,溶剂没有完全冷凝、有部分气化时,样品就进入了色谱柱,这样沸点低的化合物也就先进入色谱柱进行分析了,导致色谱峰拖尾。这种情况下可以降低进样口的温度、调整程序升温的初始温度在溶剂沸点10-25℃以下,让所有的化合物都在冷凝的情况下,整齐划一地进入色谱柱。

 

③化合物的沸点太高

 

晚流出的色谱峰一般是低挥发性、沸点高的组分,这类化合物的拖尾现象随着保留时间的增加而严重,主要原因在于化合物的沸点太高,在进样口气化不完全,或者色谱柱和传输线的温度偏低,引起样品在分析的过程中有部分冷凝,进而导致色谱峰拖尾。这种情况下,应该注意化合物的沸点,可以适当地提高进样口、色谱柱、传输线等处的温度可以改善拖尾现象。

 

02 进样口的问题

 

1、进样口的温度不合适

 

样品使用气相色谱仪分离时,首先进入进样口,在里面进行气化,所以要求进样口的温度要高于待测化合物的沸点,使化合物在进样口处充分气化。如果进样口的温度低于待测化合物的沸点,那么化合物就会气化不充分,也会导致色谱峰拖尾。并且,没有气化的化合物就会残留在进样口,污染进样隔垫和衬管,也可能响到其它化合物的峰形。高温有利用样品的气化,同时,也要考虑到样品的热稳定性,要保证样品在高温下不改变化学性质。

 

使用气相色谱仪分离化合物,利用新的隔垫、衬管和柱子时,化合物的分离度和峰形都很好。使用一段时间后,化合物的峰形明显拖尾,这种情况下的主要原因就是进样口和色谱柱有污染。

 

2、隔垫和衬管被污染
进样口很容易被污染的两个部位就是隔垫和衬管。隔垫和衬管被污染后,化合物有可能与污染物结合或者发生反应,也会导致峰拖尾。这时候更换新的隔垫和衬管就会解决峰拖尾的问题。针对很容易拖尾的化合物,可以选择使用超惰性的衬管,不容易与化合物发生反应,有利于化合物的分离分析。必要时,还可以清洗一下衬管下面的分流平板。

 

03 色谱柱的问题

 

1、色谱柱的类型问题

 

所使用的气相色谱柱不适合样品的分析,如果样品是极性的,使用了非极性或者弱极性的色谱柱,这种情况下色谱峰拖尾会很严重,这时候需要把色谱柱换成极性或者强极性的色谱柱就可以了。

 

2、色谱柱没有安装到位

 

色谱柱安装在进样口端是有长度要求的,一般安捷伦的色谱仪要求色谱柱露出进样口的柱螺母4-6mm,使用EI源要求露出质谱端1-2mm,使用CI源要求露出质谱端0-1mm;另外,不同的衬管对色谱柱的露出长度也会有不同的要求。如果色谱柱露出柱螺母太长,会阻碍样品迅速进入色谱柱,因而导致峰拖尾。毛细管柱伸入到气相色谱仪检测器FID/NFD/FPD等喷嘴距离太短,也有可能导致峰拖尾。

 

3、色谱柱的温度

 

色谱柱的温度是通过设置柱温箱的温度来控制的,合适的温度可以得到良好的分离度和峰形图。气相色谱仪一般都采用程序升温的方法来分离化合物,程序升温的起始温度要求低于最早流出的化合物沸点,对于低沸点的化合物可以设置程序升温的初始温度在溶剂沸点10-25℃以下。高沸点的化合物出现拖尾,可以适当提高该化合物出峰时的温度。

 

4、色谱柱有污染

 

如果一根色谱柱最开始分析样品的色谱峰都是正常的,使用一段时间后,发现色谱峰明显拖尾,这种情况下有可能就是色谱柱有污染。色谱柱被污染后,柱效就会下降,就会导致色谱峰拖尾。

 

解决方法:

 

第一步:清洗色谱柱

 

可以使用极性的有机溶剂甲醇和非极性的有机溶剂正己烷,交替进入气相色谱仪中,不运行质谱检测器,让有机溶剂清洗色谱柱。

 

第二步:老化色谱柱

 

设置柱温箱的温度高于色谱方法中的最高温度,低于色谱柱的最高耐受温度,保持3-4小时,然后再次检测样品,观察色谱峰是否有改善。

 

第三步:截掉色谱柱

 

再使用了第一步和第二步后,色谱峰拖尾的问题改善不是很明显的情况下,可以把接在进样口端的色谱柱截掉至少20厘米。色谱柱被污染,大部分的污染物会集中在进样口端,所以可以把进样口端的色谱柱截掉至少20里面;如果污染严重的话,截掉长度可以更长一些。

 

相信通过如此剥丝抽茧的分析排出,一定可以找到色谱峰拖尾的问题并完美地解决。

 

文章来源: 实验与分析

 

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