玻璃毛在襯管的位置重要嗎？

襯管中的玻璃毛通過(guò)增強(qiáng)高分子量化合物的汽化、促進(jìn)樣品混合、減少反沖和捕獲非揮發(fā)性基質(zhì)來(lái)提高色譜性能。我們收到的報(bào)告說(shuō)，襯管中使用玻璃毛會(huì)導(dǎo)致半揮發(fā)性化合物的再現(xiàn)性差和響應(yīng)低。本研究將復(fù)制這些條件，并使用不同的分流比和不分流條件評(píng)估玻璃毛在襯管中不同位置的影響。

有大量研究工作詳細(xì)介紹了使用含或不含玻璃毛的各種構(gòu)型的襯管，用不分流和分流模式優(yōu)化 GC 進(jìn)樣。 Linx Waclaski 進(jìn)行了一項(xiàng)研究，評(píng)估了使用四種不分流襯管時(shí)的 C8 到 C40 烴的回收率。與單錐帶玻璃毛襯管和雙錐螺旋襯管相比，單錐和直管型襯管表現(xiàn)出 >C24 的烴的回收率的降低。發(fā)現(xiàn)單錐帶玻璃毛襯管是好的襯管之一，因?yàn)椴Ａ鰪?qiáng)了較重分析物的汽化。在另一項(xiàng)分流襯管的比較研究中，使用 50 : 1 分流比，含玻璃毛的襯管有最大的峰面積和低的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 （RSD）。

使用不分流進(jìn)樣技術(shù)的研究表明，玻璃毛的量不會(huì)改變峰響應(yīng)，也不會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)活性化合物（如pentachlorophenol和聯(lián)苯胺）的活性增加。只有當(dāng)填裝了常規(guī)玻璃毛量的三倍時(shí)，觀察到 2, 4- 二硝基苯酚的響應(yīng)降低，但其他測(cè)試的活性分析物則沒有此現(xiàn)象。 Restek 的 Topaz 襯管，會(huì)將玻璃毛放入襯管后再進(jìn)行去活，防止玻璃毛纖維斷裂。未去活的玻璃毛纖維會(huì)暴露活性硅烷醇。

多年來(lái)，我們接到了不少客戶的反饋，當(dāng)他們使用 4 mm 的直管襯管時(shí)，無(wú)論是分流的還是不分流的，在標(biāo)準(zhǔn)品的校準(zhǔn)曲線的線性和再現(xiàn)性方面會(huì)遇到困難。一般來(lái)說(shuō)，玻璃毛置于襯管中約 25 mm 處，剛好在典型的自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣針的注射位置處。雖然玻璃毛在運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)移動(dòng)，但一普遍的假設(shè)是，襯管安裝在進(jìn)樣口后，襯管中的玻璃毛可能移動(dòng)，從而改變汽化速率。在進(jìn)樣口有壓力的情況下，更換隔墊可能會(huì)導(dǎo)致玻璃毛被推到襯管頂部，如果針刺穿玻璃毛，樣品會(huì)被注射到玻璃毛的下方。在這種情況下，玻璃毛將無(wú)法有效汽化樣品

圖 1：使用具有以下配置（從左到右）的  4 mm  內(nèi)徑直襯管測(cè)試分流和不分流條件：玻璃毛在中間，無(wú)玻璃毛，玻璃毛在底部，玻璃毛在頂部被自動(dòng)進(jìn)樣針刺穿。

在此研究中，我們將分別使用 50:1、5:1 的分流比和不分流條件來(lái)評(píng)估玻璃毛位于不同位置的襯管。如圖 1 所示，將比較玻璃毛在中心、底部、頂部和無(wú)玻璃毛的響應(yīng)和再現(xiàn)性。

此項(xiàng)研究選擇的色譜柱是 Restek 的 100% 聚二甲基硅氧烷（PDMS），“ -1 型固定相”， 30 m*0.25 mm*0.25μm ，儀器為 GC-MS ，流速為 1 mL/min 。 5:1 和 50:1 分流比時(shí)，溫度程序?yàn)?80°C （保持 1 分鐘），以 20°C/min 的升溫速率升至 300°C  （無(wú)保持），再以 15°C/min 的升溫速率升至 350°C （保持 10 分鐘）。不分流進(jìn)樣時(shí)，溫度程序?yàn)?50°C （保持 1.7 分鐘），以 20°C/min 的升溫速率升至 300°C （無(wú)保持），再以 15°C/min 的升溫速率升至 350°C （保持 8 分鐘）。不分流保持時(shí)間設(shè)置為 1.7 分鐘。 MS 掃描速率為每秒 5.6 次掃描，掃描范圍從 m/z 45 至 550 ，溶劑延遲為 2.6 分鐘。選擇的化合物是從 C8 （正辛烷）到 C40 （正四十烷）的偶數(shù)烷烴的己烷溶液。調(diào)節(jié)濃度以保持兩種分流比的柱上樣品量均為 10ng ，而不分流進(jìn)樣的柱上樣品量為 50ng 。在襯管的玻璃毛在中心、在底部、無(wú)玻璃毛，和玻璃毛在頂部被自動(dòng)進(jìn)樣針刺穿的情況下測(cè)試了分流和不分流條件（圖 1 ）。進(jìn)行了五次測(cè)試，并在更換襯管時(shí)檢查了玻璃毛的位置。如果發(fā)現(xiàn)玻璃毛已經(jīng)移動(dòng)，則重置玻璃毛并重新測(cè)試。

不分流進(jìn)樣提供了好的靈敏度，因?yàn)橥ㄟ^(guò)關(guān)閉分流口，大部分樣品（和溶劑）被直接輸送到柱上。不分流進(jìn)樣技術(shù)需要仔細(xì)優(yōu)化保持時(shí)間、起始溫度、固定相選擇和溶劑。襯管中的緩慢流速會(huì)導(dǎo)致溶劑效應(yīng)和活性分析物的降解。由于我們的溶劑是正己烷，它的汽化體積為 223μL ，而襯管的有效容量為 493μL ，這意味著我們的大部分樣品在進(jìn)樣口的保持時(shí)間內(nèi)被有效轉(zhuǎn)移到柱中。 Konrad Grob 設(shè)計(jì)并制造了一個(gè)浸沒在熱油中的玻璃進(jìn)樣口，在那里他注射了苝，并能夠用紫外線觀察到這種化合物。他的研究結(jié)果證明了Leidenfrost effect，即溶劑被蒸汽云保持在分流表面稍上方。這證明了歧視的根源，因?yàn)樯V柱位于分流平板上方，低揮發(fā)的樣品會(huì)有損失。圖 2 是襯管玻璃毛位于中心與頂部的比較，峰面積響應(yīng)相似。圖上沒有顯示的，襯管無(wú)玻璃毛的，它與玻璃毛在頂部的幾乎相同，而玻璃毛在底部的，它幾乎與玻璃毛在中間的相同。這些結(jié)果與其他已發(fā)表的研究結(jié)果相似。

圖二：不分流進(jìn)樣在寬分子量范圍內(nèi)的峰面積響應(yīng)比較，比較了玻璃毛在襯管中間與玻璃毛在襯管頂部被進(jìn)樣針刺穿的。分析了  5  個(gè)重復(fù)樣，玻璃毛在中間的  RsD  為  2.4% ，玻璃毛在頂部的  RsD  為  3.7% 。

分流進(jìn)樣使用高流速，減少了樣品在進(jìn)樣口停留的時(shí)間。需要玻璃毛或其他機(jī)制來(lái)全汽化樣品，然后將其傳輸?shù)街挟a(chǎn)生窄峰。因?yàn)閭鬏數(shù)街系娜軇┮俚枚?，可以使用較高的初始柱溫。圖 3 是使用 5:1 和 50:1 的分流比，比較了玻璃毛位于不同位置的 4 mm 內(nèi)徑的直管襯管。不出所料，玻璃毛在中心的襯管提供了最佳的整體再現(xiàn)性，因?yàn)榧訜釅K和熱傳感器位于進(jìn)樣口的中間。我們的設(shè)定值為 250°C ，進(jìn)樣口的頂部和底部可能會(huì)低 100°C 。

這解釋了對(duì)于無(wú)玻璃毛、玻璃毛在底部和頂部的襯管，高分子量分析物，其 RSD 更高、響應(yīng)更低、歧視更大。在五次重復(fù)分析中，玻璃毛移動(dòng)到襯管頂部并被針刺穿的差異性最大（圖 3 ）。較高的分流比減少了分析物在進(jìn)樣口停留的時(shí)間，導(dǎo)致不能全汽化。

圖三：用 5：1 和 50：1 的分流比，比較了玻璃毛在不同位置的 4mm 內(nèi)徑的直管襯管。玻璃毛在中間的有好的整體重現(xiàn)性，玻璃毛移動(dòng)到頂部被針刺穿的，在 5 次重復(fù)性測(cè)試有最大的偏差。

只要滿足下面這兩個(gè)條件，就可以在分流模式下重現(xiàn)客戶的問題：玻璃毛位于襯管的頂部，自動(dòng)進(jìn)樣針穿透玻璃毛。在超過(guò)一半的情況下，使用錐形頂端的自動(dòng)進(jìn)樣針會(huì)將襯管頂部的玻璃毛推回到原位，分析結(jié)果與玻璃毛在中間相似。對(duì)于不分流分析，差異更為微妙，可能與其他變量有關(guān)。

對(duì)于分流分析，玻璃毛位于襯管中心可提供較重分析物的最佳汽化，從而產(chǎn)生最高的峰面積和最小的標(biāo)準(zhǔn)偏差。分流分析，我們更推薦使用玻璃毛被固定在適當(dāng)?shù)奈恢玫木珳?zhǔn)型襯管。如果使用含玻璃毛的直管襯管，在維護(hù)之前，一定要對(duì)入口進(jìn)行卸壓，并確認(rèn)玻璃毛沒有移動(dòng)。對(duì)于不分流分析，玻璃毛在底部和中間具有相似的回收率。玻璃毛在底部的單錐襯管已被證明可以提供樣品的良好汽化，同時(shí)減少分析物的分解。

我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)儀器未進(jìn)行卸壓，在更換進(jìn)樣隔墊后，直管襯管中的玻璃毛會(huì)移動(dòng)到襯管頂部。如果針刺穿玻璃毛，則會(huì)將樣品注入玻璃毛下方，導(dǎo)致出現(xiàn)本研究測(cè)量中的最高 RSD 。