快速氣相色譜法的進展與研究

　　1前言：

　　在上一屆全國色譜會議上[1]“高壓快速氣相法的理論與實驗研究”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，并給出相應實驗結果。近二年來，國外在快速GC上已有較大發(fā)展。國際會議上發(fā)表的相關論文增加，有人稱為“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技術正在向常規(guī)分析邁進，會對GC分析有重大改進，同時快速GC會對微型化儀器有推動作用。本文對快速氣相色譜的色譜柱、儀器要求、實驗條件及數據處理的進展與研究進行了討論。

　　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，二者都會在分析速度上與分辨率上有重大改進，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

　　降低線速，V35

　　柱阻力因子，φ≈100032

　　分離阻礙，e≈400020

　　微填充柱面臨首要問題是如要有快速分析又較高板數的色譜柱，會有很大的壓力差，實驗表明.使用內徑1毫米柱填充3～5μ顆粒填料，可以產生較高柱效并進行快速分析，但柱前壓要達到8.0～10MPA，目前在儀器上實觀難度較大，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性關系，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10萬理論板，可以完成大量常規(guī)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題是儀器，快速GC對儀器的要求與常規(guī)色潛儀有幾點差別，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，沒有電子程序壓力流量控制難于實現，對于進樣器、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長要有1.0MPA柱壓。

　　近年來國外儀器已有向此方向進展，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驗條件，已有人研究了由常規(guī)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。目前采用較多的進樣方式仍是分流進樣，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，實驗證明，由于峰寬的大大縮小，即使用常規(guī)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/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分析數據處理問題。

　　總之，快速氣相色譜分析的發(fā)展，將會使數以萬計的在各領域廣泛應用GC分析由原來復雜樣品1～2小時縮短至十來分鐘，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使氣相色譜分析產生巨大的變化與進步。