快速氣相色譜法的進(jìn)展與研究

　　1前言：

　　在上一屆全國色譜會(huì )議上[1]“高壓快速氣相法的理論與實(shí)驗研究”中己對快速GC的理論有了詳細的討論，提出此方法可以使分析速度加快5-10倍，分辨率提高3-5倍的預想，并給出相應實(shí)驗結果。近二年來(lái)，國外在快速GC上已有較大發(fā)展。國際會(huì )議上發(fā)表的相關(guān)論文增加，有人稱(chēng)為“快速GC正在復活”[2]美國安捷倫公司提出在HP6890型GC儀上可以20分鐘完成以前120分鐘完成汽油全烴分析，7分鐘完成原油模擬蒸餾。包括著(zhù)者，幾家都給出10分鐘內完成原油全烴分析(原為80分鐘)，快速GC，快速GC技術(shù)正在向常規分析邁進(jìn)，會(huì )對GC分析有重大改進(jìn)，同時(shí)快速GC會(huì )對微型化儀器有推動(dòng)作用。本文對快速氣相色譜的色譜柱、儀器要求、實(shí)驗條件及數據處理的進(jìn)展與研究進(jìn)行了討論。

　　2色譜柱：

　　大量的研究表明，快速色譜在色譜柱上面臨二種抉擇，即微填充柱和細毛細柱，理論上推論認為，二者都會(huì )在分析速度上與分辨率上有重大改進(jìn)，表1給出了相應參數的變化。

　　表1最佳條件下參數變化近似值：

　　參數填充柱毛細柱

　　降低板高，h20.8

　　降低線(xiàn)速，V35

　　柱阻力因子，φ≈100032

　　分離阻礙，e≈400020

　　微填充柱面臨首要問(wèn)題是如要有快速分析又較高板數的色譜柱，會(huì )有很大的壓力差，實(shí)驗表明.使用內徑1毫米柱填充3～5μ顆粒填料，可以產(chǎn)生較高柱效并進(jìn)行快速分析，但柱前壓要達到8.0～10MPA，目前在儀器上實(shí)觀(guān)難度較大，70年代曾與日本柳本公司推出微填充柱快速GC儀。

　　微細毛細柱已有大量文獻報導用于加快GC分析速度，理論上柱內徑與分辨率近似線(xiàn)性關(guān)系，采用20～50μm內徑毛細柱，可以在秒級完成GC分析。較多的報導是采用100μm內徑柱，用此柱10米有10萬(wàn)理論板，可以完成大量常規分析，加快了3～5倍速度。20米則可以完成汽油單體烴等復雜組成分析。

　　3儀器要求：

　　快速氣相色譜難于推廣遇到的首要問(wèn)題是儀器，快速GC對儀器的要求與常規色潛儀有幾點(diǎn)差別，首走是微型化，由于采用微細拄，柱內載氣流速僅育0.2～0.5ml/min，沒(méi)有電子程序壓力流量控制難于實(shí)現，對于進(jìn)樣器、接頭、檢測器則需微型化，尤其是體積流量型檢測器如TCD,ECD。第二是儀器壓力范圍，對于100μm柱，20m長(cháng)要有1.0MPA柱壓。

　　近年來(lái)國外儀器已有向此方向進(jìn)展，如美國HO6890型GC儀器可以使用20m100μm柱，H2為載氣在0.8MPA條件下分離汽油。日本島津GC—2010型儀器現有新AFC控制壓力達0.97MPA，圖1顯示，將25分鐘分析縮短至3秒鐘，國家科技部支持的國產(chǎn)快速GC儀也己近完成，儀器配套將大大有助于快速GC分析推廣與發(fā)展。

　　4實(shí)驗條件選擇：

　　除色譜柱外,柱溫、柱壓、載氣等條件共同構成色譜分析方法組成，為加快分析速度，使用100μm毛細柱，并不需要重新選擇研究實(shí)驗條件，已有人研究了由常規毛細柱分析向快速GC分析方法軟件，供條件選擇參考，可以由美國HP公司網(wǎng)站上下載試用。由理論分析上有人推薦用H2為載氣，但用He較安全。目前采用較多的進(jìn)樣方式仍是分流進(jìn)樣，但分流比要500～1000:1，所以用EPC對柱前和分流流量控制則是重現性的需要。對于寬沸性GC分析則需用高速程序升溫如原油分析需要50℃/min，對于檢測限變化也是人們疑慮之一，實(shí)驗證明，由于峰寬的大大縮小，即使用常規FID，對靈敏度仍未有明顯變化，研制微型體積檢測器也是非常重要的。

　　5數據處理：

　　實(shí)驗證明，由于快速GC出峰達秒級，所以需要提高數據處理信號采集速度，目前國內色譜工作站基本為20點(diǎn)/秒，表2(略)給出了不同采集速度對分析精度的影響。國際上有研究表明，已達到4ms速度，可以解決快速GC分析數據處理問(wèn)題。

　　總之，快速氣相色譜分析的發(fā)展，將會(huì )使數以萬(wàn)計的在各領(lǐng)域廣泛應用GC分析由原來(lái)復雜樣品1～2小時(shí)縮短至十來(lái)分鐘，一股樣品20-30分鐘縮短至數分鐘，并且可以提供分離能力更高的手段。其前景是相當好的，快速氣相色譜與微型化相結合會(huì )使氣相色譜分析產(chǎn)生巨大的變化與進(jìn)步。