實驗室分析方法--氣相色譜進(jìn)樣方法及原理分析
一、進(jìn)樣技術(shù)
在使用氣相色譜儀時，進(jìn)樣技術(shù)的選擇與操作對分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性有著直接影確，現(xiàn)就各種不同進(jìn)樣技術(shù)的進(jìn)樣口、操作參數(shù)設(shè)置及樣品適用性進(jìn)行敘述。
氣相色譜進(jìn)樣技術(shù)是一個頗復(fù)雜和費思考的事，因為涉及的因素很多。
表1列出了常見的進(jìn)樣技術(shù)、因素及要求
樣品 | 進(jìn)樣設(shè)備 | 氣化室情況 | 載氣情況 | |||
氣體 | 注射器 | 手動 | 氣化室氣體或液體樣品被送入氣化室空間 | 氣化室已加熱，進(jìn)樣后保持恒溫 | 分流 | 經(jīng)典的 |
自動 | ||||||
進(jìn)樣閥 | 自動 | 不分流 | Crob式的 | |||
手動 | 氣化室為低溫，進(jìn)樣后程序升溫 | |||||
氣體量管 | 手動 | 經(jīng)典的 | ||||
液體 | 注射器 | 手動 | ||||
自動 | 液體樣品被直接送入色譜柱頭 | 氣化室已加熱，進(jìn)化后保持恒溫 | 不分流 | 經(jīng)典的 | ||
進(jìn)樣閥 | 手動 | |||||
自動 | ||||||
固體 | 裂解器 | 自動 | 氣化室為低溫進(jìn)樣后程序升溫 | |||
將樣品用溶劑溶解為液體，然后以液體樣品處理 |
表1? 常見的進(jìn)樣技術(shù)、因素及要求
一、進(jìn)樣方法
就氣相色譜樣品的狀態(tài)而言，氣體、液體和固體都有。氣體和液體樣品可用不同規(guī)格的注射器、進(jìn)樣閥以手動或自動方式進(jìn)樣。注射器和氣體量管進(jìn)樣的優(yōu)點是：進(jìn)樣量可以改變，操作簡便；缺點是：若非自動進(jìn)樣，則進(jìn)樣量難以達(dá)到重復(fù)。圖16-1是氣體量管進(jìn)樣裝置。進(jìn)樣前將樣品從儲氣瓶取入量管中，關(guān)閉活塞3，記下量管中樣品讀數(shù)，然后旋轉(zhuǎn)活塞3，用下口瓶把樣品氣壓入色譜柱。關(guān)閉活塞3，記下此時量管中樣品讀數(shù)，其差值是進(jìn)樣量。
用進(jìn)樣閥可獲得重復(fù)性頗好的定量結(jié)果。氣體樣品可用四通或六通閥手動方式定體積進(jìn)樣。圖1是用兩個四通閥進(jìn)樣的示意圖，進(jìn)樣量管依樣品量大小而定。圖2（a）為取樣位置，此時用樣品氣置換量管中的載氣，使量管完全充滿樣品氣。圖2（b）為進(jìn)樣位置，此時載氣將樣品氣帶入色譜柱中。圖3是用一個六通閥進(jìn)樣的示意圖。實線為取樣位置，虛線為進(jìn)樣位置。用進(jìn)樣閥的缺點是在置換量管時消耗樣品氣較多，進(jìn)樣系統(tǒng)耐壓較差。
圖1? 量管進(jìn)樣裝置
1~4 活塞
圖2? 四通活塞定體積進(jìn)樣示意圖
（a）取樣位置? （b）進(jìn)樣位置
圖2（b）進(jìn)樣位置
圖3? 六通活塞進(jìn)樣示意圖
圖4? 滑桿閥示意圖
自動的進(jìn)樣閥頗多，如流程色譜儀有氣動膜式六通閥、六通平面閥、六通滑桿閥等，用于在線周期性、定量取氣體樣品。有短管閥、旋轉(zhuǎn)閥、滑桿閥等取液體樣品。圖16-4是自動定量進(jìn)樣滑桿閥的示意圖，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣室1時，將滑桿右推，完成進(jìn)樣操作；當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣室2時（同時將氣室1內(nèi)的氣體放空），使滑桿推向左邊進(jìn)行取樣操作?；瑮U閥進(jìn)樣重復(fù)性良好，最小進(jìn)樣量為lμL。
固體樣品進(jìn)樣則是用裂解器將樣品裂解并進(jìn)樣，或者將樣品溶入溶劑中，如同液體樣品一樣進(jìn)樣。
液體和固體樣品還可按頂空分析法進(jìn)樣。
二、氣化方式
樣品必須先完全氣化，然后在氣相色譜柱中進(jìn)行組分分離。當(dāng)進(jìn)樣裝置把樣品送入氣化室的空間或氣化室內(nèi)色譜柱的頂端（柱頭進(jìn)樣），此時氣化室可能是已加熱至高溫并保持恒溫；也可能是低溫，樣品進(jìn)入后才快速程序升溫。一般地說，樣品進(jìn)入氣化室空間之際，氣化室已經(jīng)加溫至可完全氣化樣品的溫度。而柱頭進(jìn)樣時，樣品進(jìn)入氣化室內(nèi)柱頭時，氣化室才開始程序升溫，使樣品開始?xì)饣?。例如?Schomburg和Grob提出的冷柱頭進(jìn)樣，它是一種把樣品直接送到柱子頂端而無隔膜、無分離（直接進(jìn)樣）和無樣品瞬間激烈蒸發(fā)過程的“冷”進(jìn)樣系統(tǒng)，對寬沸程和熱不穩(wěn)定化合物均可得到極好的定性和定量結(jié)果。
三、進(jìn)樣方式
氣相色譜分析主要有填充柱進(jìn)樣和毛細(xì)管進(jìn)樣兩種方式。
1.填充柱進(jìn)樣
填充柱進(jìn)樣口是目前最為常用，也是最簡單、最易操作的GC進(jìn)樣口，該進(jìn)樣口的作用就是提供一個樣品氣化室，所以氣化的樣品都被載氣帶入色譜柱進(jìn)行分離。進(jìn)樣口可連接玻璃或不銹鋼填充柱，進(jìn)樣口溫度應(yīng)接近于或略高于樣品中待測高沸點組分的沸點。內(nèi)徑為2mm左右的填充柱，載氣流速一般為30mL/min（氦氣）。用氫氣作載氣時流速可更高一些，用氮氣時則要稍低一些，實際樣品要依據(jù)具體分離情況進(jìn)行載氣流速的優(yōu)化。填充柱的柱容量大，進(jìn)樣量較大。
填充柱進(jìn)樣口還可連接大口徑毛細(xì)管柱直接進(jìn)樣分析。當(dāng)使用大口徑毛細(xì)管柱時，進(jìn)樣口溫度一般應(yīng)高于待測組分沸點10～25℃。從減少初始譜帶寬度的角度看，載氣流量越快越好。但由于填充柱進(jìn)樣口的載氣控制常常是恒流控制模式，其穩(wěn)定流速不應(yīng)低于15mL/min，而這正是大口徑毛細(xì)管柱的流量上限。由于大口徑的柱容量小于填充柱，故進(jìn)樣量較小，進(jìn)樣速度宜慢一些。
在填充柱分析中，有一些特殊的采樣方法和進(jìn)樣技術(shù)：
（1）加壓進(jìn)樣技術(shù)??在填充柱分析中，有時會出現(xiàn)進(jìn)樣信號過大而干擾微量氣體組分檢測的現(xiàn)象。進(jìn)樣信號的產(chǎn)生是由于柱系統(tǒng)壓力與進(jìn)樣系統(tǒng)壓力過度失衡造成的。為了消除這種現(xiàn)象，可通過加壓進(jìn)樣裝置，即在進(jìn)樣系統(tǒng)中安裝一個微量調(diào)節(jié)閥，通過控制微調(diào)閥，使進(jìn)樣系統(tǒng)壓力與柱系統(tǒng)壓力達(dá)到均衡有效地消除了進(jìn)樣信號對微量氣體組檢測的干擾。
加壓進(jìn)樣裝置流程如圖5所示。當(dāng)六通閥處于采樣位置時，通過微量調(diào)節(jié)閥控制樣品
圖5加壓進(jìn)樣裝置流程圖
1一定量管；2一轉(zhuǎn)子流量計；3一精密壓力表；4一微量調(diào)節(jié)閥（針形閥）；5色譜柱
氣的放空流量使樣品氣系統(tǒng)產(chǎn)生一定壓力，壓力的大小由系統(tǒng)中的精密壓力表測量并參照柱系統(tǒng)柱前壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)進(jìn)樣系統(tǒng)壓力與柱系統(tǒng)壓力達(dá)到平衡時，進(jìn)樣過程中系統(tǒng)無氣流沖擊，進(jìn)樣信號即可得到消除。
（2）特殊情況下的樣品采集和進(jìn)樣
①帶壓液化C4、C5烴類的采樣裝置有帶取樣瓶和帶取樣管兩種。取樣瓶是一個小的玻璃瓶，可耐壓0.15～0.2MPa。取樣的關(guān)鍵是既不要讓輕組分偏低，也不要讓重組分偏高，因此要求操作敏捷。取樣后，樣品放在冰鹽水浴中保存。分析時用預(yù)先被干冰冷卻的注射器抽取樣品，迅速注入色譜儀。后者取樣管是體積2～3mL的耐壓管，取樣時，將管直接接到取樣點的管路上，取樣后移接到氣化裝置上，使其全部氣化，令氣體樣品注入色譜儀。
②密封或氮氣保護(hù)取樣注射器玻璃注射器的尾部氣密性較差，當(dāng)所取樣品不能與空氣接觸時，可在注射器尾部加密封墊，為增加密封性，注射桿上端可稍涂真空潤滑油。當(dāng)測定溶劑油中溶解氧時，取樣的微量注射器尾部要用氮氣保護(hù)。
③C4、C5烴類混合氣樣的進(jìn)樣C4、C3烴類混合氣體最好用六通閥進(jìn)樣。因為注射器的速度快，樣品在瞬間可能達(dá)到露點，使得部分組分液化留在注射器內(nèi)壁上，影響進(jìn)樣的準(zhǔn)確性，而六通閥進(jìn)樣則不存在這一問題。用注射器進(jìn)標(biāo)樣進(jìn)行定量分析時，標(biāo)樣需用空氣或氮氣配制，不要用烴類配制，否則會產(chǎn)生較大誤差。
④負(fù)壓系統(tǒng)取氣樣裝置從負(fù)壓系統(tǒng)取氣樣，一般取樣量要大，不然轉(zhuǎn)變?yōu)槌簳r樣品量太少。要盡量縮短進(jìn)樣時間，以免不穩(wěn)定的反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生變化。負(fù)壓系統(tǒng)取氣樣的裝置可參看圖6。
圖6負(fù)壓系統(tǒng)取氣樣裝置
1一絕對壓力表：2-壓力調(diào)節(jié)器：3一流速控制器：4一取樣管（100mL）：5閥門:6一六通閥：7一真空泵
2.毛細(xì)管進(jìn)樣
（1）分流/不分流進(jìn)樣??樣品進(jìn)樣量若較大，則需要減少其進(jìn)入色譜柱的量，以免超過色譜柱負(fù)荷。可采取的辦法是只容許帶著氣化樣品的載氣一部分進(jìn)入色譜柱，而將另一部分放空，即將載氣（樣品）進(jìn)行分流。當(dāng)然，如果用的是大口徑柱，樣品量不會超過其負(fù)荷，就無需分流了。
分流進(jìn)樣是最經(jīng)典且至今仍在廣泛應(yīng)用的一種進(jìn)樣方式，由 Desty最早提出，分流裝置大多如圖7所示，現(xiàn)在一般都設(shè)計為分流/不流兩用形式，關(guān)閉放空，就變成不分流進(jìn)樣方式。
圖7分流/不分流進(jìn)樣器
1一選樣隔膜：2一隔膜清洗氣針型閥：3-玻璃或石英內(nèi)襯管；4一分流放空針型間：5玻璃毛細(xì)管柱
載氣引入氣化室上端后，一小部分用于隔膜清洗大部分樣品由微量注射器穿過隔膜進(jìn)入氣化室。氣化室內(nèi)裝有一玻璃或石英內(nèi)襯襯管中填充石英或玻璃毛，使樣品的蒸氣和載氣充分混合。此混合氣在進(jìn)柱前，大部分通過放空法放空，極少部分進(jìn)入色譜柱，進(jìn)入的樣品量可按一定的分流比來調(diào)節(jié)。分流比大都在（1：10）～（1：500）的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。對柱長度25m、內(nèi)徑＜0.3mm、液膜＜1.0m的柱子，常用分流比為（1：30）～（1：120）。
一個性能好的分流進(jìn)樣器應(yīng)滿足的基本要求是：在分流進(jìn)樣器內(nèi)樣品擴(kuò)展??；樣品中各組分成線性分流，結(jié)果重復(fù)性好。
對于一些沸程寬、濃度差別大、化學(xué)性能各異的混合樣品，在分流進(jìn)樣中，由于非線性分流導(dǎo)致定量失真，解決方式有 Bayer Schomburg等提出的柱頭進(jìn)樣與分流相結(jié)合的預(yù)柱分流技術(shù)；Grob提出的液相分流進(jìn)樣方法:以及 Schomburg提出的“冷卻針頭”（CNS）分流進(jìn)樣技術(shù)，可供參考。
分流進(jìn)樣法進(jìn)樣口溫度應(yīng)接近或等于樣品中最重組分的沸點，但溫度太高有使樣品組分分解的可能性，對于一個未知的新樣品，可將進(jìn)樣口溫度設(shè)置為300℃進(jìn)行實驗。
（2）不分流進(jìn)樣? ?不分流進(jìn)樣（Grob型或溶劑效應(yīng)型）是近幾年新出現(xiàn)的一種進(jìn)樣技術(shù)，它在稀溶液的痕量組分分析中頗受歡迎grob不分流進(jìn)樣主要是基于在進(jìn)樣時暫時關(guān)閉分流閥，使大量溶劑在柱頭冷凝，對溶質(zhì)起到捕集效應(yīng)（稱溶劑效應(yīng)），加上進(jìn)樣后用干凈載氣流吹洗氣化器等特點，以實現(xiàn)稀溶液的全樣品直接進(jìn)樣。不分流進(jìn)樣的特點及使用局限性見表16-2。不分流進(jìn)樣的操作要點如下：在較低的適當(dāng)氣化室溫度和柱溫下，于關(guān)閉分流閥和清洗氣閥后緩慢地將數(shù)微升樣品溶液注入進(jìn)樣口。待90％～95％以上的樣品蒸氣被載氣轉(zhuǎn)入柱入口后，重新打開分流閥及墊片清洗閥（清洗閥也可一直呈低流量常開形式），讓載氣吹掃清洗進(jìn)樣器，然后以等溫或程序升溫方式完成色譜分離，有關(guān)操作因素的推薦值見表2。
特點 | 使用局限性 |
（1）進(jìn)樣量大，樣品全部進(jìn)柱，色譜峰絕對響應(yīng)值高。特別適于有機(jī)溶劑稀釋樣品的直接分析 | （1）常量分析樣品（200×10-6以上）應(yīng)事先用適當(dāng)溶劑稀釋至10-4～10-5 |
（2）氣化室溫度較低且不要求動力學(xué)分流，故較好地消除了樣品的吸附、分解和失真。適于熱敏感性及極性樣品分析，墊片使用壽命較長 | （2）溶劑純度要求高，沸點至少應(yīng)比最先流出的組分沸點低20℃。溶劑選擇受一定限制 |
（3）墊片清洗措施消除了因樣品蒸氣的反擴(kuò)散、吸附和墊片流失所造成的色譜峰拖尾和鬼峰干擾，并可縮短分析時間 | （3）出峰位置在溶劑峰前者無法利用溶劑效應(yīng) |
（4）對各組分含量差距不大的多組分混合物，若能用低起始柱溫的程序升溫方式時，也可以采用不分流進(jìn)樣 | （4）分子量高過以下物質(zhì)的樣品不宜使用:正構(gòu)烷烴是n-C36；甲酸甲酯類是C30；多環(huán)芳烴是六苯并苯 |
（5）節(jié)省樣品，對來之不易和數(shù)量有限的樣品更有實際意義 | （5）流出較早物質(zhì)的保留時間重復(fù)性較差，其精度決定于進(jìn)樣量的重復(fù)性 |
（6）結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)自動化 | （6）定量精確度與較多的操作因素有關(guān) |
表2不分流進(jìn)樣的特點及使用局限性
注：為控制分析時間，一般在90%~95%樣本進(jìn)柱后即重開分流閥
操作條件 | 推薦值 | 對不分流進(jìn)樣的影響 |
柱溫（進(jìn)樣時） | 至少在溶劑沸點以下20℃ | 影響溶劑效應(yīng)大小。與溶劑揮發(fā)度和進(jìn)樣量是三個最重要的影響因素 |
氣化室溫度 | 200～230℃ | |
溶劑揮發(fā)度（沸點） | 至少要在沸點最低的樣品組分沸點以下20℃ | 影響溶劑效應(yīng)大小。與溶劑揮發(fā)度和進(jìn)樣量是 三個最重要的影響因素。揮發(fā)性太高使溶質(zhì)峰變寬，太低則掩蓋早出的峰，且使保留時間增大 |
進(jìn)樣量 | 至少要＞0.5μL，一般1～3μL | 影響溶劑效應(yīng)大小。與溶劑揮發(fā)度和進(jìn)樣量是三個最重要的影響因素，還影響保留時間重復(fù)性 |
進(jìn)樣時間（即注射針在內(nèi)襯管的停留時間） | 10～20s，一般0.1uL/s | 決定進(jìn)樣速度、樣品停留時間以及有無樣品反沖和失真 |
不分流時間（從進(jìn)樣開始到重開分流閥的時間） | 30～90s（以90％～95％樣品進(jìn)柱計） | 影響樣品回收率，即影響實際進(jìn)樣量大小 |
啟動清洗氣閥時間（從進(jìn)樣開始計） | 30～50s（一般在重開分流閥時啟動，應(yīng)使吹掃氣總體積＞6倍氣化室體積） | 決定溶劑峰有無掩蓋、拖尾和形成鬼峰干擾。影響分析周期 |
載氣 | 以氫作載氣最有利 | 影響樣品轉(zhuǎn)移速度和不分流時間 |
表3 操作條件及其推薦值
不分流進(jìn)樣操作條件的選擇比較復(fù)雜，是應(yīng)用該技術(shù)能否成功的關(guān)鍵。這里僅就幾個重要問題加以說明，有關(guān)細(xì)節(jié)讀者可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。
①操作條件及其對不分流進(jìn)樣的影響? ? ? 操作條件及其對不分流進(jìn)樣的影響和推薦值列于表3，實際應(yīng)用中則需根據(jù)進(jìn)樣器和樣品特點通過實驗來確定。
②溶劑及柱溫的選擇? ? 溶劑及柱溫選擇的推薦值見表16-3。溶劑選擇包括溶劑性質(zhì)（沸點，極性及結(jié)構(gòu)）和用量。在不分流進(jìn)樣中它們與樣品性質(zhì)、所用柱型及固定液、柱溫及所要求的溶劑效應(yīng)大小都有關(guān)系。但是對于任何給定的分析，都可以找到具有最佳揮發(fā)度的溶劑。
③如何獲得理想的溶劑效應(yīng)? ?不分流進(jìn)樣能否成功，關(guān)鍵在于能否獲得理想的溶劑效應(yīng)，即能否于正式色譜分離之前在柱入口處形成合平要求的冷凝溶劑譜帶或溶劑區(qū)。溶劑區(qū)太小、太薄不行，起不到峰冷聚焦作用，冷凝溶劑區(qū)過大也不行，會損害柱膜。因此，所謂操作條件的選擇主要是如何獲得理想溶劑效應(yīng)的條件選擇。
柱溫、溶劑種類和進(jìn)樣量是制約溶劑效應(yīng)的重要因素。柱溫的選定須依據(jù)分析樣品、溶劑沸點和固定液性質(zhì)，表4列出了幾種常用溶劑最佳使用的起始柱溫，一般要求進(jìn)樣時柱溫至少要比溶劑沸點低20℃，否則會影響最先流出的色譜峰。進(jìn)樣量一般在0.5～3μL。
溶劑 | 沸點/°C | 建議使用的起始柱溫/°C |
二氯甲烷 | 40 | 10～30 |
氯仿 | 61 | 25～50 |
二硫化碳 | 46 | 10～35 |
乙醚 | 35 | 10～25 |
戊烷 | 36 | 10～25 |
己烷 | 69 | 40~60 |
異辛烷 | 99 | 70~90 |
表4? 部分溶劑使用的起始柱溫
不分流進(jìn)樣器氣化室溫度一般在200～220℃，用H2作載氣在緩慢進(jìn)樣中（＞30s），分流閥被關(guān)閉，呆30～90s，確保90％～95％樣品進(jìn)入柱子后再打開分流閥，讓最后一部分氣放空，以消除溶劑峰的拖尾干擾。放空閥的開啟時間必須合理掌握，太早或太晚都會影響定量結(jié)果和峰形。對于大多數(shù)系統(tǒng)，在相當(dāng)于氣化室體積2倍的載氣體積掃過氣化室后放空，可得滿意結(jié)果。
不分流進(jìn)樣法進(jìn)樣口溫度的設(shè)置可比分流進(jìn)樣時稍低一些，其下限是能保證待測組分在瞬間不分流時完全氣化。不分流進(jìn)樣的載氣流速應(yīng)當(dāng)高一些，其上限以保證分離度為準(zhǔn)。進(jìn)樣量一般不超過2μL，進(jìn)樣量大時應(yīng)選用容積大的襯管。
（3）冷柱頭進(jìn)樣???冷柱頭進(jìn)樣就是在適當(dāng)選擇柱頭溫度（比經(jīng)典方式低得多）、進(jìn)樣量和進(jìn)樣速度的條件下，將液體樣品直接注入到色譜柱的入口，利用程序升溫、冷捕作用和溶劑效應(yīng)獲得很窄的樣品起始譜帶，這樣可以防止在氣化及樣品從氣化室送到色譜柱的過程中產(chǎn)生偏差。特別適用于寬沸程多組分的分析。因為進(jìn)樣體積不能太大，所以濃度過高的樣品（如千分之幾以上）需要事先用適當(dāng)溶劑進(jìn)行稀釋。柱頭溫度一般要求控制在溶劑沸點左右。與分流進(jìn)樣和不分流進(jìn)樣技術(shù)相比，冷柱頭進(jìn)樣的主要優(yōu)點是能夠更好地消除樣品歧視和分解，能夠提供高柱效和高的定量可靠性。其限制性主要是樣品中的非揮發(fā)性組分會污染和沉積在柱頭上，大量溶劑進(jìn)入色譜柱也有一定的有害影響等。
圖8為G.Schomburg提出的常量型（坩堝法）和微量型MPI（微量移液管法）的冷柱頭進(jìn)樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)除柱溫由柱爐加熱外進(jìn)樣系統(tǒng)的任何部分都不需要加熱。進(jìn)樣時，將事先裝好樣品的坩堝或毛細(xì)移液管（具有不同容積），可通過傳動桿穿過滑板閥進(jìn)入色譜流路，并與毛細(xì)管入口頭相接觸形成液封。樣品是靠載氣流的壓力被反抽進(jìn)入色譜柱的。常量型進(jìn)樣量不小于500nL，重復(fù)性約5％；微量型可準(zhǔn)確地注入20～50nL樣品。進(jìn)樣量是靠更換不同容積的坩堝或移液管來調(diào)節(jié)的。
圖16-9為Grob柱頭進(jìn)樣系統(tǒng)，是另外一種典型的冷柱頭進(jìn)樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)為使用專用注射器進(jìn)樣的準(zhǔn)壓力密封進(jìn)樣系統(tǒng)。不進(jìn)樣時，靠關(guān)閉停止閥維持系統(tǒng)密封；進(jìn)樣時，先把注射器針尖插入進(jìn)樣通道并停在停止閥上方，然后打開停止閥把注射針繼續(xù)向下插到毛細(xì)管柱頭的進(jìn)樣點上，并注射樣品。進(jìn)樣完畢，待注射器針尖提至停止閥上部，并關(guān)閉停止閥后，
圖8毛細(xì)管柱柱頭進(jìn)樣常量和微量型
1一載氣入口；2一載氣出口；3一毛細(xì)管柱；4一石墨密封；5一樣品坩堝；6滑板閥；7一柱爐絕緣；8一樣品導(dǎo)入桿；9—微量移液管；10—硅橡膠密封
圖9? ?Grob柱頭進(jìn)樣系統(tǒng)
1一玻璃毛細(xì)管柱；2－石墨密封；3－載氣:4金屬保護(hù)坯；5－0.3mm進(jìn)樣通道；6一錐形口；7一停止閥；8一冷卻銅管，冷空氣進(jìn)口；9－冷空氣出口
再將注射器針尖全部拔出進(jìn)樣通道，并開始以程序升溫方式進(jìn)行分析。進(jìn)樣時系統(tǒng)的壓力密封，實際上是靠專用注射器（針尖外徑0.2mm，長80mm）的針尖和進(jìn)樣通道（內(nèi)徑0.3mm）間的緊密配合實現(xiàn)的。注射點溫度靠同時調(diào)節(jié)冷卻管溫度和柱爐溫度來實現(xiàn)。該法因樣品大小的計量和調(diào)節(jié)很方便，所以比 Schomburg法更受歡迎。
（4）大體積進(jìn)樣???大體積進(jìn)樣（ Large Volume Injection，LV）技術(shù)是基于氣相色譜進(jìn)樣技術(shù)發(fā)展起來的一種更有效提高檢測靈敏度的方法。它是一個功能強(qiáng)大、操作靈活的毛細(xì)管氣相色譜的進(jìn)樣系統(tǒng)，不但可以有效提高分析的檢出限，還可以減少樣品的處理量，從而提高分析速度。其原理是利用專用的大體積進(jìn)樣系統(tǒng)與氣相分離的有機(jī)組合，實現(xiàn)比常規(guī)氣譜大幾十到幾百倍的進(jìn)樣量（5～500μL），從而比常規(guī)方法提高靈敏度一到兩個數(shù)量級；同時減少了分析方法對樣品的歧視效應(yīng)，擴(kuò)展了檢測范圍等，該技術(shù)適合于對復(fù)雜樣品體系及痕量樣品的測定。
大體積進(jìn)樣是建立在程序升溫氣化（Programmed Temperature Vaporization，PTV）進(jìn)樣基礎(chǔ)之上實施大體積進(jìn)樣的一項技術(shù)。Vogt等人于1979年第一次公開介紹了該技術(shù)，它主要是通過增大進(jìn)樣量來提高檢測靈敏度的。大體積進(jìn)樣的方式主要有使用自動進(jìn)樣器的多次進(jìn)樣和單次進(jìn)樣，即一次多量和多次常規(guī)量。大體積進(jìn)樣所用的襯管種類主要有胃袋式襯管、直管型襯管以及帶填充物的襯管。進(jìn)樣器通常有四種類型，第一種是程序升溫進(jìn)樣器（簡稱PTV）；第二種是冷柱頭（Cold On-Column）進(jìn)樣器（簡稱COC）；第三種是柱上進(jìn)樣器：第四種是胃袋式大體積進(jìn)樣器。COC進(jìn)樣技術(shù)是用一根長預(yù)柱將溶劑和被測物分離，大體積的溶劑注入預(yù)柱后，通過控制溶劑排除口將溶劑蒸發(fā)，將被測物送入色譜柱，它的缺點是長預(yù)柱易造成峰的拓寬，且進(jìn)樣速度要求較嚴(yán)，不易控制。柱上進(jìn)樣技術(shù)結(jié)合PTV的優(yōu)點，將襯管改為空心，避免了吸附作用，但帶來了新問題:不能充分利用原來進(jìn)樣口的分流/不分流模式，而改為玻璃珠使進(jìn)樣口和色譜柱分開，玻璃珠易受氣流影響而跳動不穩(wěn)。K.Grob在發(fā)展液相色譜/氣相色譜的聯(lián)機(jī)分析技術(shù)中研究了柱上進(jìn)樣方式的大體積進(jìn)樣，但是柱上進(jìn)樣方式對復(fù)雜系統(tǒng)的樣品不甚適用，因為樣品中存在的非揮發(fā)性組分會損害色譜分析柱的效能。胃袋式進(jìn)樣器是由日本雜賀技術(shù)研究所研制的，“胃袋式”大體積進(jìn)樣裝置基于新型“胃袋式”襯管之上，其特點是無需添加填充物，進(jìn)樣量較大。目前，最常用的大體積進(jìn)樣方式為程序升溫進(jìn)樣，大體積程序升溫進(jìn)樣器對傳統(tǒng)的分流/不分流進(jìn)樣器進(jìn)行了改進(jìn)，增加了樣品的程序升溫控制系統(tǒng)，在較低溫度、大分流比下導(dǎo)入樣品，使樣品中大部分溶劑被吹掃出從而增加了樣品的絕對進(jìn)樣量，這種進(jìn)樣器可以接受基質(zhì)比較復(fù)雜的樣品。
目前，氣相色譜中大體積進(jìn)樣技術(shù)的實現(xiàn)是通過先在低溫進(jìn)樣口將溶劑除去，溶劑排出后，分析物被熱捕集在襯管內(nèi)，然后再通過進(jìn)樣口的快速升溫使分析物進(jìn)入到色譜柱中進(jìn)行分析，低溫進(jìn)樣口的程序升溫可以減少進(jìn)樣口的熱分解并改善峰形和定量結(jié)果。大體積進(jìn)樣的過程主要包括進(jìn)樣、溶劑排空、樣品經(jīng)富集進(jìn)入到色譜柱中進(jìn)行分析等。樣品進(jìn)入進(jìn)樣口后，電磁閥打開，進(jìn)樣口溫度要低于溶劑沸點的溫度，當(dāng)樣品沉積在襯管壁或填料時，溶劑蒸氣被吹掃出出口。當(dāng)溶劑排出結(jié)束時，電磁閥關(guān)閉，進(jìn)樣口繼續(xù)加熱使樣品轉(zhuǎn)移至色譜柱內(nèi)進(jìn)行分析，見圖10
圖10? 大體積PTV進(jìn)程原理示意圖
將大體積樣品進(jìn)樣到氣相色譜儀時，可檢測10-9級，甚至10-12級分析物，同時避免耗時的樣品濃縮過程，然而，大量的溶劑可能引起嚴(yán)重的帶展寬、峰變形、色譜柱或檢測器損壞因此，在進(jìn)行大體積進(jìn)樣時要將溶劑去除掉。在大體積進(jìn)樣中，能夠?qū)嵤┤軇┐祾叩奈ㄒ灰笫且ＷC在溶劑被吹掃出去的同時，被測的分析物仍能保留在襯管中，以實現(xiàn)溶劑和溶質(zhì)的柱前分離。要達(dá)到這一要求，要從排空溫度、分流排空時間、進(jìn)樣口壓力和排空流量幾個方面對大體積進(jìn)樣條件進(jìn)行優(yōu)化。
在大體積進(jìn)樣中往往采用了溶劑吹掃技術(shù)，其原理如圖11所示，圖中①～④步對應(yīng)的過程如下：
圖11? 溶劑吹掃過程示意圖
①樣品溶液被注射到較低溫度的襯管內(nèi)；
②溶劑蒸氣被吹掃走，被分流放空到系統(tǒng)外，相對揮發(fā)性較差的待測物質(zhì)仍然保留在襯管之內(nèi)；
③當(dāng)所有或幾乎所有溶劑被吹掃走后，關(guān)閉放空閥，迅速升高襯管溫度以蒸發(fā)殘留下的待測物質(zhì)，這些物質(zhì)不經(jīng)過分流，進(jìn)入氣相色譜柱開始色譜過程；
④分流閥重新打開，以確保襯管干凈，便于下次進(jìn)樣分析。
溶劑吹掃技術(shù)在樣品進(jìn)入色譜柱之前，吹掃走所有或絕大部分的溶劑，對分析工作有如下好處：
①溶劑峰會非常小，能得到無溶劑干擾的簡潔的色譜圖；
②色譜柱入口不接觸溶劑，可避免固定相的流動、膨脹以及其他損害；
③保護(hù)靈敏的檢測系統(tǒng)（如MSD），不受溶劑的潛在損害；
④消除了溶劑效應(yīng)，改善了峰形，提高了分辨率；
⑤可有效防止一些非揮發(fā)性的組分進(jìn)入色譜柱，因而延長了色譜柱壽命；
⑥使大體積進(jìn)樣成為可能
實施溶劑吹掃技術(shù)唯一的要求就是當(dāng)溶劑被吹走時，要分析的物質(zhì)仍然保留在襯管中，這種溶質(zhì)和溶劑的柱前分離在以下兩種情況下可以做到：
①要分析的物質(zhì)較溶劑難以揮發(fā)；
②襯管中填裝的材料優(yōu)先吸附要分離的物質(zhì)；
因此，溶劑吹掃技術(shù)適合于高揮發(fā)性溶劑、低揮發(fā)性待測物的情況。不適用于強(qiáng)揮發(fā)性組分和弱揮發(fā)性溶劑的情況。
