在氣相色譜的檢測中我們經(jīng)常會(huì)遇到色譜圖里出現(xiàn)一些非目標(biāo)物質(zhì)峰，或者多次進(jìn)樣后峰形有變化、分離度下降等問題。
一、鬼峰
鬼峰可能來自隔墊流失、載氣雜質(zhì)及被污染的氣路管線；其次可能來自載氣中微量氧氣、水或其它物質(zhì)等與固定相的反應(yīng)產(chǎn)物；以及前次進(jìn)樣的高沸點(diǎn)殘留組分流出，污染的進(jìn)樣口和柱頭都可能導(dǎo)致鬼峰產(chǎn)生。如：
①載氣不純，雜質(zhì)在低溫時(shí)凝聚，當(dāng)溫度升高時(shí)就會(huì)流出；
②前次進(jìn)樣殘留的高沸點(diǎn)組分峰流出；
③液體樣品中的空氣峰；
④樣品使色譜柱上以前吸附的雜質(zhì)解吸出來；
⑤樣品在進(jìn)樣口或色譜柱中高溫下分解；
⑥樣品被污染；
⑦高溫下或程序升溫時(shí)進(jìn)樣口隔墊分解；
⑧樣品與固定液或載體相互作用產(chǎn)生雜質(zhì)；
⑨玻璃棉或進(jìn)樣器帶入的污染物。
解決方案如下：
①空白運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)鬼峰
通常在程序升溫過程中出現(xiàn)，是由于在相對(duì)較低的起始溫度下，柱頭會(huì)聚集污染物，隨著柱溫升高被釋放并在譜圖上表現(xiàn)出來造成。
空白運(yùn)行或進(jìn)溶劑時(shí)出現(xiàn)鬼峰，可能是之前進(jìn)樣殘留的高沸點(diǎn)組分流出所致，這時(shí)多進(jìn)樣幾次空針或進(jìn)溶劑運(yùn)行，鬼峰就可以消失。一段時(shí)間內(nèi)色譜柱都處于初始溫度下時(shí)，后續(xù)進(jìn)樣常常會(huì)出現(xiàn)鬼峰，例如，每天或每周的最初幾次運(yùn)行經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鬼峰。
污染的進(jìn)樣口也可能導(dǎo)致鬼峰，因?yàn)闃悠窊]發(fā)或熱解以后會(huì)被吹掃進(jìn)入色譜柱，可嘗試降低進(jìn)樣口溫度，如果能消除或減弱鬼峰，則是進(jìn)樣口被污染導(dǎo)致，需要清洗進(jìn)樣口，更換襯管、密封圈和隔墊等。
②純樣品進(jìn)樣時(shí)出現(xiàn)鬼峰
當(dāng)純樣品進(jìn)樣時(shí)出現(xiàn)鬼峰，可先只用溶劑做一次空白運(yùn)行，如果鬼峰仍然出現(xiàn)，那么鬼峰與該樣品無關(guān)。假設(shè)樣品是純凈的，出現(xiàn)鬼峰的一個(gè)常見原因是進(jìn)樣口過熱造成組分分解，這個(gè)問題可以通過降低進(jìn)樣口溫度來確認(rèn)。
如果運(yùn)行一次空白，原有的鬼峰沒有出現(xiàn)，則說明該樣品受到污染，需要檢查樣品處理過程中潛在污染來源，如樣品提取、純化、轉(zhuǎn)移和存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)。
在降低進(jìn)樣口溫度、減慢氣化速度不引起色譜峰展寬的前提下，應(yīng)盡可能使用低的進(jìn)樣口溫度來操作，避免出現(xiàn)高溫導(dǎo)致分解的情況；或應(yīng)使用揮發(fā)性更強(qiáng)的溶劑，極端情況下，分析之前應(yīng)對(duì)可能分解的樣品先進(jìn)行衍生化，降低進(jìn)樣口帶來的變異。
金屬柱也可能導(dǎo)致樣品降解。此時(shí)，鬼峰往往比它們附近的峰要寬，因?yàn)檫@些鬼峰成分是在通過整個(gè)柱長的過程中產(chǎn)生的。如果確認(rèn)這是產(chǎn)生鬼峰的原因，就有必要換成玻璃柱或熔融石英柱。
二、空白樣品測定時(shí)出現(xiàn)待測成分
導(dǎo)致空白樣品測定時(shí)出現(xiàn)待測成分色譜峰的主要原因，可分為以下幾種：
①可能是由于制備空白的試劑含有待測組分，如試劑被污染，或裝空白試劑的容器被污染。
②可能是儀器之前測試過同樣的樣品，之后系統(tǒng)內(nèi)有測試樣品的殘留。這主要和溫控系統(tǒng)、柱系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)的設(shè)置和配置有關(guān)，如設(shè)置溫度不當(dāng)時(shí)，上一次樣品組分在儀器內(nèi)會(huì)有殘留，干擾后面的測定。
③儀器的氣體、管路、氣體凈化器、進(jìn)樣口等被污染，有時(shí)空白運(yùn)行時(shí)也會(huì)出現(xiàn)待測成分。
④空白樣品中含性質(zhì)與所測樣品極相似的成分，誤以為空白樣品中有待測成分，如該成分保留時(shí)間與待測樣品相同等。
解決方案如下：
空白樣品溶液出現(xiàn)待測成分色譜峰，應(yīng)按下列方法逐一檢查：
首先，考慮制備用的試劑、制備過程中的樣品以及盛裝容器是否被污染。分析待測組分含量低的樣品時(shí)，空白運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的待測成分雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果是這些原因造成的，清洗容器，重新制備，有問題的試劑需更換。
其次，要檢查溫控系統(tǒng)、柱系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)，如溫度設(shè)置是否合適，選用的色譜柱是否合適等，如有問題需改變溫度條件或更換色譜柱。
如果使用上面的方法仍沒有解決問題，應(yīng)考慮儀器的氣體、管路、氣體凈化器、進(jìn)樣口等是否被污染。如要檢查氣體發(fā)生器的堿液有沒有漏液，是否需要更換，以及氣體鋼瓶載氣的純度是否達(dá)到要求；檢查氣體凈化器的分子篩、硅膠等是否需要更換或活化；同時(shí)，也要檢查進(jìn)樣系統(tǒng)，如進(jìn)樣口隔墊、襯管、分流出口管路等是否被污染。
如果經(jīng)過上面的排除方法，仍沒有解決問題，那么得考慮是否是由于空白樣品中含性質(zhì)與所測樣品極相似的成分造成的，可選擇多種定性方法組合定性判斷，如相對(duì)保留值定性、雙柱和多柱結(jié)合等定性方法。
空白運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)待測成分，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷。例如，試驗(yàn)新方法時(shí)，一般先按照標(biāo)準(zhǔn)方法設(shè)置柱溫升溫程序，如實(shí)驗(yàn)時(shí)一個(gè)樣品分析需要60min，為減少分析時(shí)間而提高升溫速率，雖然分析時(shí)間減少了，但由于與固定相接觸的時(shí)間也減少了，可能導(dǎo)致進(jìn)下一個(gè)樣時(shí)，在待測成分保留時(shí)間位置出現(xiàn)上一個(gè)樣的雜質(zhì)，干擾判斷。另一種情況，由于溫度設(shè)置不當(dāng)，高沸點(diǎn)的組分沒完全流出，而在下一次進(jìn)樣測定時(shí)才流出，而保留時(shí)間又剛好一致，會(huì)誤導(dǎo)誤判斷。
三、分離度下降
色譜分離度又稱分辨率，用來表征兩個(gè)相鄰色譜峰的分離程度，用R表示。R等于相鄰色譜峰保留時(shí)間之差與兩色譜峰峰寬均值之比。計(jì)算公式為：
R越大，表明相鄰兩組分分離越好。一般說當(dāng)R＜1時(shí)，兩峰有部分重疊；當(dāng)R=1.0時(shí)，分離度可達(dá)98%；當(dāng)R=1.5時(shí)，分離度可達(dá)99.7%。通常用R=1.5作為相鄰兩組分已完全分離的標(biāo)志。當(dāng)R＝1時(shí)，稱為4σ分離，兩峰基本分離，裸露峰面積為95.4%，內(nèi)側(cè)峰基重疊約2%。R＝1.5時(shí)，稱為6σ分離，裸露峰面積為99.7%。R≥1.5稱為完全分離。《中國藥典》規(guī)定R應(yīng)大于1.5。為了判斷分離物質(zhì)對(duì)色譜柱在色譜柱中的分離情況，常用分離度作為柱的總分離效能指標(biāo)，
從塔板理論可以推論出：
從這里我們可以清晰地看到影響分離度R的因素只有三個(gè)，即：兩臨近組分的分配系數(shù)（容量因子）之差ΔK、平均分配系數(shù)K、柱理論塔板數(shù)n。因此分離度R與柱長L（或柱理論塔板數(shù)n）的平方根成正比，與分配系數(shù)之差ΔK成正比，與平均分配系數(shù)K成反比。分配系數(shù)與固定相的性質(zhì)、厚度及柱溫有關(guān)：①與樣品極性相似的固定相，分配系數(shù)大；②固定液液膜厚度增加，分配系數(shù)增大；③溫度降低，分配系數(shù)增加。
因此我們僅從塔板理論來看，載氣流速并不影響分離度R的。我們知道，這并不符合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。事實(shí)上，分離度R與載氣流速是密切相關(guān)的。為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)情況呢？這是因?yàn)樗謇碚摰乃膫�(gè)假設(shè)并不成立，存在偏差。為了修正這些偏差，1956年荷蘭人Van Deemter提出了速率理論。
速率理論是對(duì)塔板理論的一個(gè)修正。范第姆特方程（Van Deemter equation）在色譜學(xué)中是綜合考慮了分離過程中引起峰展寬的物理因素、動(dòng)力學(xué)因素和熱力學(xué)因素后得到的單位柱長的總峰展寬與流動(dòng)相流速的關(guān)系式。
一般來說，影響峰展寬的因素包括多路徑效應(yīng)，擴(kuò)散（縱向和橫向）與固定相和流動(dòng)相間的傳質(zhì)阻力。通常用理論塔板高度來表示色譜分離過程中的峰展寬。范德姆特方程呈雙曲形函數(shù)的形式，表明流動(dòng)相的流速存在一個(gè)最優(yōu)值，在該點(diǎn)柱效最高。范第姆特方程最常用的形式如下式所示，該式直觀地反映了流動(dòng)相流速對(duì)于分離的影響。
式中H為理論塔板高度，A，B，C為常數(shù)，μ表示流動(dòng)相的流速。
A項(xiàng)反映的是被分析物在填充柱中可能采取不同的路徑，因而經(jīng)過的路程也不一樣長，引起色譜峰的展寬，這就是“多路徑效應(yīng)”。在毛細(xì)管開管柱中不存在多路徑效應(yīng)，這一項(xiàng)為零。
B/μ表示的是因?yàn)樯V柱各部分存在濃差而引起的縱向擴(kuò)散帶來的峰展寬。
Cμ表示達(dá)到固定相與流動(dòng)相的平衡之后由于在固定相與流動(dòng)相傳質(zhì)存在著阻力引起的峰展寬。
范第姆特方程的完整形式如下：
式中：
λ 是一個(gè)與柱內(nèi)填料粒度均一性與填充狀態(tài)有關(guān)的常數(shù)；
dp 為填料的粒徑；
G、ω和R 為常數(shù)；
Dm 是被分析物在流動(dòng)相中的分子擴(kuò)散系數(shù)，與載氣的性質(zhì)和柱溫有關(guān)；
dc 是毛細(xì)管的直徑；
df 是固定相的膜厚度；
Ds 是被分析物在固定相中的分子擴(kuò)散系數(shù)，與固定相的性質(zhì)有關(guān)。
由以上相關(guān)理論可以推論出，色譜柱的分離度與色譜柱的長度、固定相的性質(zhì)、液膜厚度、載氣流速和性質(zhì)、柱溫均有關(guān)系。
①分離度R與柱長L的平方根成正比，因此，采用較長的色譜柱可以獲得更高的分離度，但相應(yīng)的分析時(shí)間也會(huì)延長。而且色譜柱越長壓降越大，柱過長會(huì)增大進(jìn)出口壓力比，相反會(huì)降低分離度。
②固定相的性質(zhì)與分析物越相似，分離度越高；
③從上述公式中可以看出，液膜厚度的增加會(huì)導(dǎo)致塔板高度的增加，柱理論塔板數(shù)降低，同時(shí)還會(huì)增加分析物在固定相中的分配系數(shù)，理應(yīng)導(dǎo)致分離度降低，但事實(shí)上，在分配系數(shù)增加的同時(shí)，ΔK增加更為顯著，所以液膜厚度的增加能提高分離度；
④分子質(zhì)量大的載氣（N2、Ar）的優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)散作用小，缺點(diǎn)是在柱中壓降大、流速慢，即分析周期長。分子量較小的載氣（H2、He）傳質(zhì)阻力小，有利于提高分析速度，但濃度較高的介質(zhì)易在其間形成擴(kuò)散，影響分離度，所以在實(shí)際測量中H2、He氣體一般都用于介質(zhì)濃度較低的區(qū)域并提高其流速，減少擴(kuò)散的影響。
⑤色譜柱存在一個(gè)最佳載氣流速，但實(shí)際分析中為縮短分析時(shí)間，流速通常稍大于最佳流速。
⑥提高柱溫能提高分析物在流動(dòng)相和固定相中的擴(kuò)散系數(shù)，降低傳質(zhì)阻力，加快分析速度，同時(shí)使色譜峰變窄變高，但會(huì)導(dǎo)致分離度的下降。
⑦此外，色譜分離是樣品在固定相和流動(dòng)相中反復(fù)分配的過程，過載后本來該進(jìn)入固定相的樣品在固定相上得不到保留（例如：本來在這點(diǎn)有50%的樣品能保留在固定相上，現(xiàn)在只能保留30%，因?yàn)楣潭ㄏ嗌蠘悠凤柡土耍捅涣鲃?dòng)相推著往前走，因此造成了保留變化（主要是分配系數(shù)發(fā)生了改變），因此進(jìn)樣量與分離度也是有關(guān)系的。
因此，引起分離度降低的原因可能有：a.載氣流速設(shè)置不當(dāng)；b.柱溫設(shè)置不當(dāng)；c.色譜柱受到污染，柱效下降；d.進(jìn)樣量太大；e.樣品的濃度發(fā)生改變。
解決方案如下：
①載氣流速設(shè)置不合理，可以通過降低載氣流速來提高分離度；
②柱溫設(shè)置不當(dāng)，降低柱溫，或改用程序升溫；
③色譜柱受污染，應(yīng)清洗柱子；
④減少進(jìn)樣量，提高進(jìn)樣技術(shù)；
⑤提高氣化室溫度；
⑥減少系統(tǒng)的死體積，主要是色譜柱要連接到位，毛細(xì)管色譜柱要分流，選擇合適的分流比。
（內(nèi)容來源氣相色譜之家）
