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顶空分析技术中如何提高加标样的回收率?

来源:必赢平台网站   作者:必赢电子游戏网站    更新日期:2020-04-13 09:41:08   点击:
  


 

  顶空分析技术中如何提高加标样的回收率?(图1)

 

  (1)提出问题顶空分析是通过样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样品中的含量。传统的液液萃取以及SPE都是将样品溶在液体中,不可避免析中尤为重要。而气体作溶剂就可避免不必要的干扰,因为高纯度气体很容易得到,且成本较低,这也是顶空分析被广泛采用的一个重要原因。

 

  作为一种分析技术,我们应该如何提高顶空技术中加标样的回收率?

 

  (2)分析原因顶空分析中,对样品性质的了解和制备,以及样品量的控制、平衡温度和平衡时间的设置等,对如何提高加标样的回收率起着重要的作用。同时,在进行顶空采样气相色谱毛细管色谱分析时,一般采用低温柱头的方法对顶空采样所得样品进行预浓集(柱头冷聚集技术),然后再采用程序升温的方法,这样可以获得良好的分离效果,并可以进行更大体积的气态样品进样。

 

  具体分析时,顶空分析中与加标样的回收率有关系的因素有:a.样品的性质和制备;b.样品量;c.平衡温度;d.平衡时间;e.样品瓶的材质;f.其他。

 

  (3)解决方案由于平衡温度、平衡时间、加压时间和压力高低、取样时间、载气流速均影响实验结果的回收率。所以必须对这些条件严格控制。具体影响介绍如下。

 

  ①样品的性质和制备

 

  a.样品的性质:顶空气体中各组分的含量不仅与其本身的挥发性有关,还与基质有关,特别是那些在样品基质中溶解度大(分配系数大)的组分,基质效应更为显著。这是顶空进样的一大特点,即顶空气体的组成与原样的组成不同,这对定量分析的影响非常严重,因此标准样品必须与样品相同或者相似的基质,否则定量分析误差较大。

 

  减少基质效应的方法有:盐析、增加溶剂、调pH、固体粉碎、稀释等。

 

  b.样品制备:虽然静态顶空对样品的制备要求很低,但仍有些步骤能够提高灵敏度和精密度。

 

  进行顶空分析的样品都含有挥发性物质,所以在进行样品处理时要避免此类物质的损失。将样品装满容器可以减少挥发损失。从样品容器中取样之前,需要先对顶空瓶和传输线进行吹扫。顶空瓶中气液两相的体积比是影响灵敏度的一个参数。随着样品体积的增加,比面积则变小。因此大体积的样品在传输时就能减少挥发性物质的损失,结果的精密度更佳。

 

  ②样品量在顶空GC中,进样量是通过进样时间或者定量管来控制的,还受温度和压力的影响。顶空分析对进样量是无重要意义的,重要的是进样量的重现性,即要保证进样条件的完全重现。顶空瓶中的样品体积对分析结果的影响e很大,样品量需依据样品体系的性质来确定。

 

  样品量的重现性:待测组分的分配系数越小(在凝聚相中的溶解度越大),样品量波动对结果的影响越大,实际分析,分配系数一般未知,故需保证样品量的一致性。

 

  样品体积的上限是样品瓶的80%,以便有足够的顶空体积,通常采用50%样品瓶体积。

 

  总之,样品性质、分析目的和方法是确定样品体积的主要原因。

 

  ③平衡温度样品的平衡温度与蒸气压直接相关,从而影响分配系数。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。待测组分沸点越低,对温度越敏感,从这一角度,平衡温度高些,有利于缩短平衡时间。

 

  但是,平衡温度只影响分配系数,对相比无影响。顶空气体浓度与分配系数成反比,因此顶空气体的浓度变化也很小。

 

  实际分析中往往是在满足灵敏度的条件下,选择较低的平衡温度。过高的温度会导致某些组分的分解、氧化(样品瓶中有空气),还可能使顶空气体的压力过高,特别是有机溶剂温度过高时;对于水溶液样品,水蒸气也增多。另外,过高的顶空气体压力会导致系统漏气。

 

  ④平衡时间平衡时间本质上取决于被测组分分子从样品基质到气相的扩散速度。扩散速度越快,所需平衡时间越短。另外,扩散系数又与分子大小、介质黏度和温度有关。温度越高、黏度越低,扩散系数越大,所以提高温度可以缩短平衡时间。

 

  缩短平衡时间可以采用搅拌的方法,机械振动搅拌或者电磁搅拌。分配系数大的样品,采用搅拌影响较小。

 

  ⑤样品瓶与密封盖

 

  a.样品瓶:顶空样品瓶要求体积准确、能承受一定的压力、密封性好、对样品无吸附作用。现在一般使用硼硅玻璃。

 

  样品瓶体积一般522mL,根据仪器要求和样品确定体积。液体一般使用10mL。仪器因素要考虑色谱柱口径的大小、进样体积等。

 

  b.密封盖:密封盖由塑料或金属加密封垫组成。有可多次使用的螺旋盖和一次性的压盖。

 

  密封垫有硅橡胶(耐高温性能好)、丁基橡胶(价格低)、氟橡胶(惰性好)三种,为防止密封垫对样品组分的吸附,现多用内衬聚四氟乙烯或铝的密封垫。必要时应通过空白分析确认密封垫中不挥发物对样品分析的干扰。

 

  ⑥其他

 

  a.由于进入顶空的载气同时进入GC,所以用于顶空的气体也应净化。

 

  b.顶空瓶加热温度、定量管温度、传输线温度应由小到大,传输线的温度应小于或等于进样口的温度。

 

  c.时间设置中,样品充满定量管的时间应充分,定量管的平衡时间不应太长,进样的时间应足够长。

 

  d.温度设定不可过高,以免破坏顶空仪,缩短使用寿命。不挥发或不易挥发样品不宜用顶空方法进行测定。

 

  e.由于顶空仪需和气相色谱仪联合使用,因此需要注意顶空仪参数与气相色谱仪参数的相互统一,如气相色谱仪的汽化室温度要高于传送带温度,以方便样品的化。

 

  f.对于固体样品,不同的提取溶剂,会导致不同的提取效果,也许会使样品提取不完全,甚至无法提取,因此在试验初期,对固体的检测尤为注意。

 

  (4)案例分析与我们生活密切相关的聚苯乙烯制品,顶空气相法检测聚苯乙烯单体。为了提高检测样品的回收率,作者做了两方面的研究。色谱条件:色谱柱DBWAX(30m×032mm×0.5μm);进样口温度220℃;检测器温度230℃;载气为高纯氮气,流速20mLmin;无分流进样;柱温:初始温度35℃,以5℃/min的速度升至70℃,保持5min,再以5℃/min的速度升至120℃,保持2min

 

  第一,对使用不同溶剂提取的选择做了对比:二甲基甲酰胺作为提取剂符合检验要求(平衡温度域很宽,有利于固体内部的苯乙烯被提取,提高了回收率),二氯甲烷无法提取苯乙烯,而乙醇作为提取剂的图谱中我们可以看出,平衡温度域较窄,不利于固体内部的苯乙烯被提取。

 

  第二,随着平衡温度的增加,峰面积(回收率)先增加,再减少,平衡时间的长,其峰面积也有不同程度的改变。


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