探讨气相色谱中发生色谱峰重叠的原因及处理

张文林

中国铁路北京局集团有限公司石家庄电力机务段 河北石家庄 050000

摘要：气相色谱实验中两个色谱峰交叉或重叠，无法定量或定性，通过探讨原因并从仪器配置、载气、操作等几方面来避免这种情况的发生。

关键词：峰交叉或重叠；峰面积；载气；担体；分辨率；操作温度

引言：在对电力机车主变压器油进行分析时，我们使用建通电器制造有限公司JTGC208型气相色谱仪（以下图谱和现象均为应用该仪器时的状态），主要检测变压器油中溶解的各种微量气体量，通过对微量气体含量的测定来分析判断主变压器潜在的隐患和故障。

在日常的工作中，用外标法对变压器油进行定量分析时，常常会发生相邻的两个色谱峰交叉或重叠的现象（见图一），造成不易计算峰面积，从而不能做出准确的定量分析，甚至有时还无法判定出峰时间，使定性分析都无法进行。

        图一（重叠的色谱峰）

色谱峰发生交叉、重叠现象的原因是仪器的分辨率（*1）发生了问题，而影响分辨率的因素主要有柱效率和溶剂效率。

    “影响柱效率和溶剂效率的因素有很多，柱效率一般指载气的性质，流速，担体的情况，柱的长度，内径，填充的均匀性，操作温度，柱压力，样品用量，进样方式等因素影响的总和，溶剂效率一般指样品和固定液的性质，操作温度等因素的影响总和。（*2）”

    由于厂家已合理的确定了载气和柱（担体）的性质、状态，我们这里主要讨论操作中的载气的流速、担体填充的均匀性、操作温度、进样方式等因素对色谱峰的影响。

1载气流速的影响

在使用固定的载气时，载气的流速大时，样气在填充柱中的停留时间则越短，则分子扩散影响就越小，“理论塔板高度”（*3）的值越大，从而柱的分离效率越低，很易造成相邻峰的重叠。（见下图）：

据上图可以看到调整载气的流速可提高分辨率或者缩短分析时间，但必须了解柱长对分辨率的要求，在“分辨率大于等于1时，两个峰有比较明显的分离；在分辨率大于等于1.5时，两个峰完全分离（*4）”。

一是在柱长固定的情况下，降低载气流速可提高分辩率，但同时也会造成灵敏度降低和分析时间的延长，载气流速已经很慢，分辨率仍很低，说明柱子的长度不足以使各相分离；二是要注意只有在分辨率达到1.5时，并且需要的柱长远远小于实际分离的柱长，才可利用较高的载气流速以便缩短分析时间。

上图是用了三米长的柱获得的色谱峰图，根据所需塔板数公式（*5）计算可知，欲使分辨率达到1.5时柱长只要0.75米。所以调整载气流速时要首先考虑柱长是否允许，只有在柱长允许的情况下，才可利用提高流速缩短分析时间并获得理想的谱图。

2担体填充的均匀性的影响

    担体的填充会影响分辨率，我们选用的担体成分主要是一种高分子多孔微球，它具有耐磨、均匀、规则、机械行强出峰对称出峰时分子量从小到大排列等特点。当载气带动样品流到柱中的担体时，就会改变流动方向，使分子在气相中形成紊乱的类似涡流的流动，由于担体颗粒的影响，分子走过的路径的长短不同，将或前或后到达色谱峰点，结果使峰变宽，从而影响了样品的分离结果，有可能影响了正常的分辨率（见下图）。

   由于高分子多孔微球往往带有静电，易贴到壁上，影响填充均匀，在装柱子时应先用丙酮清洗柱子然后再装。总之，我们应尽量选用适当颗粒大小，颗粒均匀的担体，改善担体均匀性是提高柱效，减少涡流扩散的有效办法。

3操作温度的影响

操作温度对色谱峰的影响很大，就是在随着温度的升高，溶质在气相中的浓度将增加，因而洗脱时间将要减少，这样一来将导致分离作用的下降。因为是固相完成分离作用，气相没有分离作用，因此为了得到较好的分离作用，就应该使用较低的温度，温度越低意味着分离越好。

降低操作温度虽然较易达到分辨率的提高，可是也存在多方面的缺点：一是使分析时间变长；二是降低柱温虽能减少化合物的分解，但却增大了吸附作用的可能性；三是有可能暴露了担体的活性点，可能要求配置较灵敏的检测器。

4进样方式的影响

一般按仪器说明进行进样很少能影响色谱峰的变化。而在一次进样两峰间有较长保留时间的情况下，常常利用这一段时间，而在另一通道进样（见下图），这样就易造成峰的重叠，所以我们在工作中应密切注意峰之间的保留时间和进样时间。得出合理的经验值。

  结语： 从以上分析可以看出,掌握这几方面因素就可以有效调整色谱峰的状态,要求实验者能准确掌握仪器功能，并处理好载气、温度、柱长、进样等等实验经验数据，保持良好的仪器状态，及时、准确的检测、分析结果，了解变压器的状态，保证正常使用。

参考文献及附录：

*1，分辨率：是定量描述混合物中相邻两组分在色谱柱中分离情况的主要指标。（引自《仪器分析》---天津市化工学校等合编。）

*2引自<<化验员读本>>-----化学工业出版社.

*3理论塔板高度:是指溶质(分离分析组分)在流动相和固定相之间达成分配平衡所需之柱长.(引自<<仪器分析>>---化学工业出版社)

*4引自《仪器分析》---天津市化工学校等合编。

*5据计算所需塔板数公式:L1=L2*N1/N2    (计算较繁复,不再详解,引自<<仪器分析>>---化学工业出版社).