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【研发小课堂】浅谈气相色谱法应用常见问题解析
作者: 发布于:2022/6/21 14:29:14 点击量:

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气相色谱法是指用气体作为流动相的色谱法,主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异实现混合物的分离。由于样品在气相中传递速度快,样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间达到平衡,而且可选作固定相的物质很多,因此气相色谱法是一种分析速度快和分离效率高的分离分析方法。

  一、气相色谱仪的工作原理及仪器构成1、 工作原理气相色谱仪,是以气体作为流动相的色谱分析仪器。待分析样品在气化室气化后被惰性气体(即载气,亦称流动相)带入色谱柱内,柱内含有液体或固体固定相,样品中各组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。随着载气的流动,样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸,在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱,而在固定相中分配浓度大的组分后流出。组分流出色谱柱后进入检测器被测定。2、仪器构成载气源、进样口、顶空进样系统、色谱柱、检测器(ECD、FID、FPD、TCD)、数据处理装置。二、气相色谱法的优缺点及与液相色谱法的对比1、气相色谱法的优点①分离效率高,分析速度快。②样品用量少和检测灵敏度高。③选择性好,可分离、分析恒沸混合物,沸点相近的物质,某些同位素,顺式与反式异构体邻、间、对位异构体,旋光异构体等。④应用范围广,主要用于分析各种气体和易挥发的有机物质,也可以分析高沸点物质和固体样品。2、气相色谱法的缺点
   定性分析时,须用已知物或已知数据与相应的色谱峰进行对比,或与其他方法(如质谱、光谱)联用,才能获得直接肯定的结果。定量分析时,常需要用已知物纯样品对检测后输出的信号进行校正。3、气相色谱法与液相色谱法优缺点对比表1 气相色谱法与液相色谱法优缺点对比

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三、气相色谱法方法开发问题及解决方法举例解析以某原料药的残留溶剂检查为例说明。  

1、 背景初步拟订的试验方法如下:测定方法:照残留溶剂测定法(中国药典2020年版通则0861第三法)测定。供试品溶液:取本品(指某原料药),精密称定,加二甲基亚砜溶解并定量稀释制成每1ml中约含50mg的溶液。对照品溶液:另取甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺各适量,精密称定,用二甲基亚砜定量稀释制成每1ml中约含甲醇0.15mg、乙醇0.25mg、异丙醇0.25mg、丙酮0.25mg和N,N-二甲基甲酰胺0.044mg的混合溶液。

色谱条件:6%氰丙基-94%甲基聚硅氧烷(或极性相近)为固定液的毛细管色谱柱(30m×0.32mm,1.8µm)为色谱柱;起始温度为40℃,维持8分钟后,再以每分钟10℃的速率升温至100℃,维持5分钟;再以每分钟35℃的速率升温至240℃,维持15分钟;进样口温度为200℃;检测器温度为260℃;进样量为1µl。

系统适用性要求:取对照品溶液直接进样,各成分峰之间的分离度均应符合要求。

  2、方法开发中遇到的问题及解决过程①空白溶剂干扰目标峰的测定空白溶剂二甲基亚砜在甲醇、异丙醇峰位处有色谱峰,对样品测定有干扰,见图1。

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  图 1 空白溶剂与对照品溶液目标峰对比解决思路:(1) 怀疑衬管污染或未安装好,更换新衬管,空白溶剂仍干扰甲醇、异丙醇的测定,见图 2 中的图(1)。(2) 怀疑色谱柱有残留,更换同类型另一色谱柱,空白溶剂仍干扰甲醇、异丙醇的测定,见图2 中的图(2)。(3) 怀疑仪器残留所致,更换仪器,空白溶剂无异丙醇干扰峰,但仍有甲醇干扰峰,,见图 2 中的图(3)。(4) 怀疑溶剂开瓶时间过久污染,更换同一品牌未开封溶剂,结果显示空白溶剂无干扰,见图 2 中的图(4)

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图 2 解决过程各图谱对比

结果表明,二甲亚砜试剂开瓶后因保存不当引入杂质、干扰了目标峰的检测。

分离度不符合要求

在分流比为 10:1 的条件下,对照品溶液中丙酮峰与异丙醇峰之间的分离度为 1.44,小于 1.5。

拟调整分流比分别为 5:1 与 20:1。测定结果见图 3、表 2。

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  图 3 不同分流比的分离度结果对比表 2 不同分流比的分离度结果对比

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  由上述数据可知,分流比为 20:1 时,分离度为 2.09>1.5,符合要求,初步采用 20:1 的分流比进行试验。③方法重现性较差采用拟定的测定方法试验,重现性差,甲醇峰分叉,拟调整进样方式后进行试验。低沸点的物质或易降解的物质一般采用顶空进样法(响应值大,峰形较好),直接进样与顶空进样方法的试验结果对比见图 4。

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  图 4 直接进样法与顶空进样法的对比结果表明:采用顶空进样法,各目标物质色谱峰峰形良好,各目标峰之间的分离度均符合要求。故顶空进样法优于直接进样法,最终变更了原初步拟定的方法。3、顶空进样法与直接进样法的比较表 3 顶空进样法与直接进样法的比较。

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  四、常见仪器故障症状、排除及维护1、常见仪器症状与故障排除建议表 4 常见仪器故障的症状、排除建议

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2、气相色谱仪日常维护①气路系统的维护气相色谱仪中的气路是密闭管路体系,需要定期维护。为了提高检测的灵敏度和对色谱柱的;,需要使用高纯的气源作为载气,并需要安装必要的净化设备,去除来自空气压缩机的空气中的水分的硅胶和去除有机物的分子筛等。使用一段时间后净化设备除杂能力减弱,必须定期检查维护。②色谱柱的维护对于经常使用的色谱柱进行定期老化维护。③进样口的维护(1) 进样口隔垫、进样针需定期检查更换。(2) 定期清洗进样口或更换衬管。(3) 分流平板定期进行清结维护。④检测器的维护(1) 检测器温度设定合理,防止积水;尽量避免卤化合物,以防生锈。(2) 检测器接头必须始终与色谱柱或堵头连接(氢气流入色谱柱箱会引起爆炸)。

结语

  应用气相色谱法,应首先掌握气相色谱仪的构造与相应的仪器维护方法;建立和优化气相分析方法,须理解分析原理。


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