石英毛细管气相色谱中的双峰现象——种可能的溶剂效应

参 考 文 献 1 B.Xu et al.,HRC&CC,8,181985). 2 K.Janket al.,HRC&CC.8,843(1985). 3 V.G.Berezkin et al.,J.Chromatogr.,440, 323(1988). 〔〕K.Grob,HRC&CC,3,493 980). 5〕M.W.Ogdar.HRC&CC,8,326(1985). 6Xin Bu et al.,J.Chromatogr.362,121(1986). 7〕沈润南等， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 测试通报，6, 14 (1988). （收稿日期：1989年7月29日） Studies on Rapid Preparation of Capillary Columns by Superdynamic Coating Method,Wan Hong and Dong Yunyu,Lanzhou Institute of Chemical Physics,Academia Sinica,730000 The capillary columns coated with apolar sta- tionary phases,possessing column efficiency of about 3000-4500 plates / m and coating efficiency of 65-85%,have been prepared rapidly by superdynamic coating method.The effects of coating pressure and the concentration of coating solution on capacity factor were studied.The reproducibility and the uniformity of film thick- ness were investigated. Some results of conventional capillary columns and wide bore thick film columns prepared by this method are gven. 石英毛细管气相色谱中的双峰现象 — —种可能的溶剂效应 陆妙琴 龙耀庭＊ （中国科学院生态环境研究中心，北京，100083 Gary A.Eiceman Robert V.Hoffman Department of Chemistry,New Mexico State University,Las Cruces,NM88003,U.S.A.） 〔提要〕 本文较系统地观察了毛细管气相色谱中出现的“双峰现象” 即单一纯组分在某些气 相色谱条件下，会出现两个类似独立组分的双峰。本工作研究了柱温、柱子固定相极性、样品 溶剂种类、仪器结构以及操作等因素对双峰出现的影响。实验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，在柱温较低、溶剂蒸 发潜热较大的情况下，容易引起双峰的事实可能说明，毛细管气相色谱中的双峰现象是一种溶 剂效应。事实上，通过更换合适的溶剂，可以消除这种现象。本文对有关实验结果进行了讨 论。 引 言 关于不分流毛细管色谱中的溶剂作 用，已经发表了若干文章〔 。他们的工 作主要集中地讨论了溶剂在毛细管色谱柱 中的再浓缩过程。这种过程改善了溶剂拖 尾，从而提高了定量准确性。我们的工作 表明，溶剂对不分流毛细管色谱可能还会 引起另一种现象 双峰现象，即溶解在 某些溶剂中的纯组分，在一定的柱温条件 ＊本文通讯作者。 下，会产生两个 （或两个以上的）色谱 峰，显然对这种现象的研究，无论对色谱 理论还是色谱实践，都有着重要意义。实 际上，1981年Sauter等人〔6在评价环境 分析 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 时，就遇到过这个“令人沮丧”的 “潜在问题”。此后，没有看到更多的报 道。有关毛细管色谱中的双峰现象，仍然 知之甚少。本工作较系统地研究了温度、 溶剂、色谱柱类型、保留时间以及仪器结 构对这种双峰现象的影响。实验结果表 明，双峰产生与色谱柱极性、固定相组 成、溶剂的沸点和蒸发潜热，以及起始柱 温有着密切的关系。然而，起关键作用的 因素是溶剂，只要选取蒸发潜热小的溶 剂，就可以避免双峰的出现。至于产生双 峰的机制，还有待进一步研究。 实 验 部 分 （一）试剂 萘、联苯、苊烯、甲苯、苯、丙酮和 二氯甲烷 （均购自美国Aldrich化学试剂 公司，纯度均在99％以上）。 （二）弹性石英毛细管柱 柱 子 柱长（m） 内径(mm) DB-5 30 0.25 RSL-150 30 0.32 RSL-200 15 0.25 RSL-300 30 0.32 RSL-400 15 0.32 RSL-500 25 0.25 SuperOX Ⅱ? 15 0.32 所用石英毛细管柱均系美国Alltech Asso- ciates, Inc．公司产品。 （三）仪器 1. HP5880A气相色谱仪，带火焰离 子化鉴定器和 Series GC Terminal Level Three数据处理系统。 2. HP5890气相色谱仪，带火焰离子 化鉴定器不分流毛细管进样装置和3392A Integrator数据处理系统。 3. HP 5995色 谱 -质 谱 仪 ，带 HP9825B数据处理系统和HP9885S Fle- xible Disk Driver。 （四）实验步骤 1．将萘、联苯和苊烯分别以甲苯、 苯、丙酮和二氯甲烷为溶剂，配成四组标 样，浓度为300ng /?1。 2．对HP 5880A气相色谱仪火焰离子 化鉴定器，以不分流进样方式进样，色谱 条件为：汽化室温度250 ，检测室温度 270 ，柱箱温度：在起始温度下恒定3分 钟，然后以每分钟 4℃的速率升温到 220℃妫，再恒定 15分钟。当起始柱温低于 室温时，柱箱温度可用干冰调节。 3．依次更换色谱柱，每根柱上分别在 不同的起始柱温下注射各样品，进样量 1l。 结果与讨论 （一）温度的影响 双峰的出现与温度明显有关系。图1 表示出了萘等在 RSL-400石英毛细柱上 的这种关系。样品的溶剂为甲苯。由图1 可见，次生峰是在紧挨着母峰的前侧产生 的一个较小的峰。随着温度的降低，次生 峰越来越明显。同时次生峰与母峰的比率 增大。当起始柱温为80℃时，无论萘 (峰 1)、联苯 (峰2)还是苊烯 （峰3）?，均未 观察到双峰的出现 (图1A) 当起始柱温 降低到70℃时，联苯开始在母峰前侧肩部 产生一未被完全分辨开的次生峰 (峰 2')，而苊烯则在母峰前产生一个明显得到 分辨的次生峰 (峰3'，图1B)。当起始柱 温降为60℃时，联苯的次生峰急剧增大， 并与母峰明显分辨开。苊烯的次生峰与母 峰完全分辨开，然而没有观察到萘的次生 峰 (图1c)。当起始柱温继续下降至50? 时，联苯的次生峰与母峰得到完全分离， 苊烯次生峰与母峰的分离度进一步改善。 萘仍然没有出现次生峰 (图1D)。当起始 柱温进一步降为40℃时，在萘峰前侧肩部 开始出现次生峰 (峰 1')，而联苯及苊烯 的次生峰更加突出 (图1E)。次生峰与母 峰的比率随温度变化而变化的这种性质表 明，次生峰并非杂质所致。色谱一质谱的 鉴别结果也证明了这一点，次生峰与母峰 有着同样的质谱图。从化学结构可知，无 论萘、联苯或苊烯皆无异构体。应该指 出，双峰出现的具体温度范围与样品组分 的保留时间、使用的溶剂以及石英毛细管 柱的类型都有密切的关系 （见后面有关部 分的讨论）。 （二）保留时间的影响 实验结果表明，双峰的出现与保留时 间有着明显的关系。保留时间越长的组分 越容易出现双峰。从上节讨论中可以看 出，苊烯在所选取的三个组分中，保留时 间最长，其双峰出现的临界温度也最高， 联苯次之，萘的保留时间最短，双峰出现 的临界温度也最低。保留时间与双峰的这 种对应关系，在所试验的四种溶剂中 （甲 苯、苯、丙酮和二氯甲烷），没有一个例 外。因此，在使用较低的起始柱温分析沸 程范围较宽的多组分混合物时，对那些保 留时间较长，出峰时间较晚的组分，需要 注意次生峰的干扰。 （三）柱极性的影响 为了考查毛细管色谱柱的极性对双峰 的影响，我们选用了DB-5，不同极性的 RSL 系 列 柱 （RSL-150, RSL-200, RSL-300, RSL-400和RSL-500以及高 极性的SuperOXⅡ蚴石英柱进行研究。这些 毛细柱的固定相组成见表1。 表 毛细管柱的固定相组成和极性 实验结果表明，双峰现象产生与否并 非仅以柱子的极性为唯一判据，不同的溶 剂在同一组所选石英毛细管柱中，有着不 同的双峰强弱顺序，关于溶剂的影响，将 在下节论述，这里仅就柱极性影响进行讨 论。 SuperOXⅡ蛟在所检试的柱子中，具有 最大极性，但是即使将温度降至0 ，无 论是苯还是甲苯作溶剂，均未观察到双 峰。而对RSL系列柱子的研究结果表明： 极性较强的RSL-400和RSL-500柱比极 性较弱的 RSL-150, RSL-200更易引起 双峰。其中RSL-400柱上双峰最为明 显。仍以甲苯溶剂为例，在甲苯沸点 (TbP =110.6?)以下40度（即70℃妫）时，联 苯和苊烯就出现双峰；当以苯为溶剂时， 在其沸点(TbP = 83℃?)以下30度（即50妫）时 出现双峰。对于 RSL-500柱，苊烯和联 苯的这种临界温度则分别降低到 50℃和 30℃妗。有趣的是在中等极性的 RSL-300 柱上，只是在起始柱降低到0 时，甲苯 溶剂中的联苯才出现了一点点不易被察觉 的双峰迹象，而在同样温度下，极性比它 大的 RSL-400 RSL-500以及极性比它 小的 RSL-150 RSL-120都产生了明显 的双峰。这种柱极性与双峰之间的复杂关 系主要是由于固定相的具体组成和结构所 致。 （四）溶剂的影响 本工作发现，毛细管柱中出现的双峰 现象与所选用的溶剂有着极为重要的关 系。我们考察了甲苯、苯、丙酮以及二氯 甲烷四种有机溶剂在 RSL-400柱上对双 峰的影响(见图2)。这四种溶剂引起双峰的 难易顺序是：甲苯＞苯＞丙酮＞二氯甲 烷。表2给出了这些溶剂的主要物化参 图2 溶剂对双峰效应的影响 A．甲苯，B.苯，C．丙酮，D．二氯甲烷 色谱柱：RSL-500, 30m，内径0.32mm。 柱温：0℃保持3分钟，然后以每分钟4度升至 220℃妫，保持 15分钟。 色谱峰：1.萘，1'.萘次生峰；2.联苯，2'.联苯次生 峰；3.苊烯，3'.苊烯次生峰。 数。不难看出，沸点越高、汽化潜热越大 的溶剂，越容易引起双峰。 表2 溶剂的主要物化参数 7 表3列出了柱子类型、溶剂及起始柱 温与双峰出现的关系。由表3可见，以丙 酮为溶剂时，在 RSL-150柱上，萘、联 苯和苊烯在30℃起始柱温就出现双峰。在 RSL-200柱上，则在 0℃时才观察到双 峰 。而在 RSL-200以后的各柱 中 (RSL-300，400及500)在所试验的温度里 (0 80℃?不再出现双峰。这里，出现双峰 的难易是极性越小 （柱号越小）越容易， 这可能与柱子固定相中甲基含量有关， RSL-150、200和300中的甲基含量是依 次降低，而 RSL-400和 500的组成与 RSL-150, 200, 300有较大不同，它们分 别含有强极性功能团三氟丙基及氰丙基。 这些固定相基团上的不同，对丙酮的溶剂 效应起着明显的作用。同样在 DB-5和 SuperOX Ⅱ蛑柱上也没有引起双峰现象。当 溶剂换成甲苯时，在 RSL-400柱上， 70℃起始柱温就产生明显双峰，而以苯为 溶剂时，起始柱温降至50℃才出现双峰， 至于丙酮和二氯甲烷，即使起始柱温降至 0℃也观察不到双峰。在RSL-400以外的 其他柱子上也有完全类似的情况，随着溶 剂的更换，双峰的产生条件有着质的变 化。溶剂在双峰效应中扮演着主要角色。 更换适当溶剂，使用同一仪器，即使起始 柱温在室温以下，也不会出现双峰。反 之，选用不恰当的溶剂，同一样品在同一 仪器条件下，即使在较高的起始柱温下 （例如70℃妫，甲苯溶剂）也会产生双峰。 表3 双峰与柱子类型、溶剂及起始柱温的关系 本实验所选择的溶剂可分为两类，一 类为芳族化合物 （甲苯和苯），另一类为非 芳族化合物 （丙酮和二氯甲烷）。芳族溶剂 多半有着较大的蒸发潜热，而非芳族溶剂 则小得多 (见表2)。较大的蒸发潜热，使 样品在进样后的GC过程中，有可能在柱 端局部区域引起类似部分样品冷凝，然后 又重新挥发，与未被冷凝而直接进入层析 过程的那一部分样品造成类似二次进样的 效果。这种效果，显然在溶剂蒸发潜热越 大时，冷凝下来形成的次生峰越大。不 过，除了上述溶剂的蒸发的物理化学作用 之外，还存在着比较复杂的溶剂与固定相 之间的化学作用，包括溶剂与固定相之间 的可溶性，以及这种可溶性结果对被分析 组分在此情况下的色谱过程和保留行为的 改变。芳香族的甲苯和苯对所选择的柱子 的双峰效应有着相似的趋向，丙酮则有着 另外的强弱顺序，而二氯甲烷在所试验的 温度范围里，则完全不会引起双峰现象。 （五）仪器类型的影响 为了考察这些双峰现象的出现是否由 检仪器因素造成，本工作考察了HP5880A GCHP5890GC以及HP5995GC / MS等 三种仪器的实验结果，其间并没有观察到 明显的差别，同时，我们还变动了仪器进 样口石英棉的位置，以至全部取走石英 棉，结果观察到了同样的双峰现象。我们 还曾在 200-300℃范围里变换进样口温 度，也没有观察到双峰的改善。图3给出 图3 仪器类型对双峰的影响 A. HP5880A气相色谱仪，B. HP5890气相色谱仪， C. HP5995色谱／质谱仪。 色谱柱：RSL-400:溶剂：甲苯；色谱峰：1, 1'.分 别为萘及其次生峰，2,2'.分别为联苯及其次生峰，3.3'. 分别为苊烯及其次生峰 了不同仪器上的某些结果。这些结果表 明，双峰并不是仪器进样部分的结构因素 所造成。正如前面所述，如果更换适当低 蒸发潜热的有机溶剂 （例如二氯甲烷），就 可以在同样的仪器条件下完全避免双峰的 出现。 （六）进样操作技术的影响 为了排除双峰的出现与操作者进样时 产生的某种习惯性操作有关系的可能性， 我们曾有三位不同的操作者进行实验，经 过约一年的时间，所得到的结果完全重 复。这些结果确证了双峰的客观存在，它 们并不因操作者的变更而消失，也并不因 仪器和柱子的拆改而消失。 结 论 （一）双峰现象主要是一种溶剂效应， 采用合适的溶剂就能加以避免。 （二） 一般说来，蒸发潜热大的溶剂， 例如芳香族的甲苯、苯较容易引起双峰效 应。 （三）二氯甲烷是避免双峰现象的理想 溶剂。 （四）柱子的固定相与溶剂之间存在着 目前尚不清楚的某种物理化学作用。 （五）唯有DB-5和SuperoxⅡ蛟在所试 验的七种柱子没有出现双峰现象（即使起始 柱温降至0 。其固定相组成分别为聚二 甲基二苯基硅氧烷和聚乙二醇。 （六）当起始柱温高于90℃时，一般不 会有双峰现象产生，但当起始柱温低于溶 剂沸点40度以下时，就要注意双峰的干 扰。在进行某些复杂体系例如环境样品、 生物生态样品以及毒物代谢物的分析时， 特别要注意有可能错误地将次生峰当成某 种并不存在于样品中的异构体。这在某些 复杂体系的环境分析中缺少标样的情况 下，会成为误报。尤其对使用较低起始柱 温或冷柱头进样情况下，双峰现象的干扰 可能性最大，会使主要峰的定量产生误 差，使组分的鉴别和辨认复杂化，因为样 品中该组分的量在双峰比例无法恒定的情 况下，仅从主峰中测量得到的值是不符合 真实情况的。 参 考 文 献 1〕K.Grob,K.Grob Jr.,HRC& CC,1,57 (1978) 2 K.Grob,K.Grob Jr.,J.Chromatogr.,94, 53(1974). 3 K.Grob,G.Grob,Chromatographia,5, 3(1972). 4 L.S.Ettre:"Introduction to Open Tubu- lar Columns",Perkin-Elmer Press,New York,p.58,1979. 5M.J.Hartigan,B.Giordano,L.S.Ettre, Chromatogr.Newslett.,5,24(1977). 6 A.D.Sauter,L.D.Betowski,T.R.Smith, V.A.Strickler,R.G.Beimer,B.N.Colby, J.E.Wilkinson,HRC&CC,4,366(1981). 7 G.H.Aylward,T.J.Nindlay,l Chemic Data,John Wiley＆ Sons Australasia Pty.Ltd,Sydney,P.40,1971. （收稿日期：1989年9月3日） The Investigation of Double Peak Phenomenon in Fused Silica Capillary Column Gas Chromatography.Lu Miaoqin and Long Yaoting, The Research Center for Eco-Environmental Sci- ences,Academia Sinica,P.O.Box 934,Beijing 100083;Gary A.Eiceman and Robert V.Hoffman, Department of Chemistry,New Mexico State Uni- versity,Las Cruces,NM 88003-30001 Double peak phenomenon ifused silica ca- pillary column gas chromatography is decribed. The factors on this phenomenon which include column temperature,the nature of organic sol- vents isample,column stationary phase compo- sition and polarity,retention time of solute,and instrumental design have been investigated.The experimental results shown that double peak phe- nomenon has close relationship with column sta- tionary phase composition, column initial tem- perature, and especially, heat of evaporation of solvent. It could be eliminated by using an solvent with low heat of evaporation. 色谱峰EMG模型参数的计算方法 何大森 李似姣 赵雷洪＊ (浙江师范大学化学系，金华，321004) 〔提要〕 根据实验数据比较了计算EMG参数的五种方法。当采样周期较小时 ，五种方法 的计算值吻合；当采样周期较大时，经典的Yau方法误差较大。本研究提出的图解法改进公 式，与文献方法比较，测试简单，有较好的拟合精度，而且更能反映EMG参数间的关系。 实际色谱峰大多是拖尾峰，研究表明〔1〕，指数修正的高斯模型 （即EMG函数）用 于拖尾峰的全谱图拟合可取得满意的结果。这个数学模型为： 式中S为峰面积；σ与tg为高斯峰的标准偏差与中心位置；τ为指数衰减的时间常数； 为流出时间； EMG模型在重叠峰解谱、面积校 正、色谱优化与预测等方面已有广泛 应用〔1，也已提出了许多由色谱峰计算 EMG模型参数的方法。早期，采用最小 二乘拟合方法〔?3；后来，W.Yau4经数 学推导，提出一种被广泛采用的计算方 法。为简化计算，文献[5]根据色谱图的Dα 值(参考图1)，由标准曲线计算EMG参 数。二年后，Foley与Dorsey〔6〕提出 =0.1及 = 0.5时由D值计算参数的经 验公式。后来Anderson等 又改进了经 验公式。另外，张玉奎等 首次提出用 EMG参数与保留时间之间的线性关系来 估算EMG参数，对此方法，我们将在另 一篇文章中讨论。 本文改进了计算方法，并通过实验对 改进算法与文献方法进行比较与讨论。 计算EMG参数的新方法 ＊陈晓敏、吴仙罗、何君郎等参加实验室工作