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恒温分析or程序升温？如何设置和优化升温条件呢？

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色谱学堂的小伙伴们大家好，这一期我们来聊聊色谱柱温度。
 
温度是影响气相色谱分离度的重要参数之一，详细讲解之前，先来看一下分离度方程：
 
 
左边的Rs代表分离度，右边的N代表柱效，α代表选择性，K代表选择因子。

保留因子

对于化合物保留，一般来说，温度降低，保留增强，温度升高，保留变弱。
柱温每上升30度，保留时间降低50％。

选择性

对于选择性α，降低温度，可以优化分离度。
 

柱效

另外，温度还在一定程度上影响到柱效，温度升高时，出峰变快，峰展宽变小，柱效也就升高。
气相色谱方法又分为恒温方法和程序升温方法。
 

恒温方法

在恒温方法中，色谱柱的温度保持不变。
它对于沸点差异不大，保留性质差不多的化合物组比较有效。

但是，当要分析的物质保留性质差异较大时，较晚出的色谱峰就会出现峰展宽、峰型变差、灵敏度降低等各种问题。
 
 
而较早出的色谱峰又很难达到满意的分离度，这时候我们就需要用程序升温方法了。

程序升温法



在程序升温的方法中，柱温起始温度较低，让较早出的色谱峰实现比较好的分离。
 
接下来温度上升，并在较高温度下保持一段时间，可以让后出的色谱峰整体前移，缩短分析时间。
 
这样保留较强的化合物出峰提前，实现更窄的峰宽和更高的灵敏度。

如何设置和优化程序升温条件



一般采用上面这个标准的测试升温梯度，做为条件优化的起始：
测试升温梯度
1、初始温度尽量低，比实验室室温高15度就可以了。

2、然后，以每分钟10度的速度升温。

3、最后在色谱柱最高耐受温度以下20度左右停留10分钟，观察所有进样的化合物都能够以不错的分离度全部跑出色谱柱。

4、然后根据得到的色谱图对条件进行进一步的优化。

升温方法选择



如果所有峰出峰时间的“窗口”小于程序升温时间1/4，那这个方法就可能考虑采用恒温方法。
 
建议恒温温度比最后一个峰的出峰温度低45度，接下来可以以10度左右上下调整，以得到最满意的分离度。
 
如果所有峰出峰时间的“窗口”大于程序升温时间1/4，或者恒温分析无法获得满意的分离度，那就需要采用程序升温的方法。

初始温度设定

对于不分流进样来说，初始柱温通常设定的比溶剂沸点低10到20度，保持1分钟。
 
因为在不分流模式下，衬管中的气体流速很小，样品需要较长的时间才能跑到色谱柱里，因此，需要使用较低的初始柱温，利用溶剂聚焦来获取更窄的峰宽。


对于分流进样，衬管里的载气流速很快，样品几秒钟内就会从衬管转移到色谱柱。所以从样品聚焦的角度，对初始温度没有特别的要求。
 
有时候可以稍微降低初始温度和延长保持时间，来改善靠前出的峰的分离度。

升温速率设定

其次，是升温速率的设定，它对靠中间出的峰的分离度有巨大的影响。
 
一般来说，升温速率越快，出峰越快，分析时间越短，但是会降低峰的分离度。
所以这是一个效率和效果的博弈，我们期望用最短的分析时间，达到满意的分离度。
一般来说，推荐的升温速率可以用这个公式来计算：
 
这里的T0为死时间，就是不保留的化合物在色谱柱上的出峰时间。

恒温平台设定



如果用同一个升温速率，中间有些峰仍然无法实现很好分离的话，可以在这些峰出峰温度以下45度左右设置一个恒温平台，保持2到5分钟后继续升温，这样能够实现更好的分离。
 
对于复杂的样品，可能需要设置多个升温的平台，才能实现最优化的分离。

结束温度设定

最后是结束温度的设定。升温最高的温度一般设置为最后一个色谱峰出峰温度以上20度左右。
 
但是对于有些复杂基质的化合物分析，我们会把程序升温的结束温度设定的更高一些，对色谱柱进行一段时间的烘烤，防止有些高沸点的化合物在色谱柱中残留，影响后续的检测。
但是要注意不能超过色谱柱的最高耐受温度哦。
现在你知道程序升温应该怎么科学地设定了吧

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