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在 Agilent 8890 气相色谱系统上使用 PSD 进行反吹
点击次数：3106 发布时间：2020/8/30 19:51:51
摘要：利用配备安捷伦微板流路控制技术 Deans Switch 中心切割以及火焰离子化检测器和 火焰光度检测器的 Agilent 8890 系列气相色谱系统对重烃馏分（残留燃油）进行分 析。残留燃油通常包含 C10 至 C70 范围内的烃类，且包含大量含硫化合物。为防止交 叉污染和色谱柱烘烤时间过长，必须使用反吹技术。在单一色谱方法中，被称为气 路反吹模块 (PSD) 的电子气路控制 (EPC) 模块能够同时完成 Deans Switch 和反吹。
前言 利用气相色谱 (GC) 分析包含高沸点化合 物的复杂样品时，反吹对于及时获得可重 现的结果至关重要。反吹的优势已见诸大 量报道1-3。安捷伦微板流路技术 (CFT) 装 置等简便易用性的改进，使得反吹技术日 益普及4 。最近推出的 Agilent Intuvo 9000 气相色谱系统提供了简便易用的反吹功能 作为标准选项5,6。 随着 Intuvo 9000 气相色谱系统的推出， 一种被称为 PSD 的全新设计 EPC 模块 （适用于 8890 气相色谱系统）横空出 世。PSD 具有两个气路控制通道。主通 道为前压控制通道。该通道通常用于为 反吹或 CFT 装置供压，类似于辅助 EPC 或 PCM。PSD 的第二个通道（称为吹扫 流速）是专门设计用于第一个通道的限流 器。吹扫流速是由用户控制的设定值， 其范围为 3–30 mL/min，默认设定值为 3 mL/min。
吹扫流速具有两项主要功能。首先，在 PSD 提供低体积流量时，它能够实现更 出色的气路控制。为实现专门设计的流 失，需要由主通道提供最低气源压力。必 需的主通道压力确保 EPC 比例阀在稳定 状态下运行。例如，在柱中反吹配置中， 中点压力源仅向第二根色谱柱提供总流 量 (mL/min) 的十分之几。离开这一吹扫 流速，阀将无法准确控制流速，因为必须 控制较低的气源压力。在之前的气路配置 中，为解决这一问题，必须通过切换至压 力管线并安装三通和限流器来手动配置限 流器。PSD 中专门设计的吹扫流速提供 了内置限流器。 吹扫流速的第二项功能是，它能够在各种 输入压力下保持恒定流速，有助于节省载 气。例如，典型的反吹系统使用固定限流 器，如 1 m 的 250 µm 熔融石英管线。在 较高压力下（即反吹过程中），固定限流 器可具有数百 mL/min 的废气流速。即使 在较高压力下，PSD 也将保持在用户自 定义的设定值（默认 3 mL/min）下。
实验部分 图 1 显示了所用的 8890 气相色谱系统 的示意图。将 Deans Switch 配置为在 20.1–20.4 分钟之间进行切割。这将使 4,6-二甲基二苯并噻吩从色谱柱 1 切至色 谱柱 2，以利用 FPD Plus 进行检测。使 用多模式进样口 (MMI)。所有分析均采用 恒流模式并使用氦气作为载气。所用的 更多仪器参数，请参见表 1。表 2 列出了 反吹设置。执行模拟蒸馏分离来分析残 留燃油中的碳链分布。采用 Agilent J&W DB-HT Sim Dis 色谱柱 (5 m × 530 µm, 0.15 µm)。本实验不使用 Deans Switch 装置。表 3 列出了模拟蒸馏方法中使用 的参数。表 4 列出了实验中使用的相关 消耗品。 样品 分析的重馏分是 NBS 1622c ― 含硫量 2% 的残留燃油 (RFO)。在甲苯中按 1:40 的比例进行稀释，然后在不分流模式下进 样 1 µL。用甲苯将聚乙烯标样 (Polywax 500) 稀释至 0.1%，并在不分流模式下进 样 1 µL。
结果与讨论： 图 2 显示了利用 SIMDIST 参数获得的 NBS 1622c RFO 与 Polywax 500 校准标样的 叠加图。RFO 的碳链分布在 Polywax 分 布结束时（C70 附近，其沸点为 647 °C） 出现拖尾7 。如果使用标准毛细管柱通过 典型的色谱设置分析该样品，则会发生显 著的交叉污染，因为大部分重烃主链没有 洗脱。在开始分析之前，通常不清楚样品 的完整沸点范围，但是在这种情况下，表 明需要进行反吹。图 3A 展示了使用 Deans Switch 配置在 J&W DB-1ms UI 色谱柱上进行分离并通 过 FID 检测到的 NBS 1622c RFO 三次重 复进样的叠加图。这些进样并未使用反 吹。分离在最终温度 350 °C 处结束，该 温度接近 J&W DB-1ms UI 和 J&W DB17ht 色谱柱的操作温度上限。最后洗脱 的峰是 C36。每次后续进样均在色谱图结 束时表现出基线上升，表明样品在之前的 进样中未完全洗脱，而是发生了交叉污 染。图 3A 中的色谱图与图 2 中的色谱图 相比，显然有相当一部分样品保留在色谱 柱上（C36 至 C70 部分）。 图 3A 中标记的 20.1–20.4 分钟区域被 切至第二根色谱柱，以使用 FPD Plus 进行检测。图 3B 显示了在第二维色谱 柱 (J&W DB-17ht) 上分离并使用 FPD Plus 检测到的 (A) 中的切割区域。最 高的色谱峰是 4,6-二甲基二苯并噻吩 (4,6-DMDBT)，两侧具有两个未识别的较 小峰。保留时间发生显著漂移，峰面积精 度较差。这是运行之间产生大量交叉污染 的常见副作用，如图 3A 中的基线升高所 示。图 3C 显示了在 FRO 三次进样之后 的无进样空白运行结果。仍在 20.1–20.4 分钟之间进行中心切割，FPD Plus 通道 中出现了较小的 4,6-DMDBT 峰。色谱图 结束时的基线升高证明，FID 通道中仍然 存在显著的交叉污染。
结论 将 Deans Switch 与 FID 和 FPD Plus 以 及反吹结合使用的 8890 气相色谱系统为 重烃馏分（具有 C10 至 C70 的碳链分布的 RFO 样品）提供了可重现的分析。PSD 提供了反吹功能，并采用固定的吹扫流 速，大大减少了载气消耗量。使用反吹可 延长色谱柱寿命，因为无需进行长时间的 高温烘烤。它还有助于缩短运行时间，从 而提高样品通量。
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