玻璃毛在衬管的位置重要吗？

衬管中的玻璃毛通过增强高分子量化合物的汽化、促进样品混合、减少反冲和捕获非挥发性基质来提高色谱性能。我们收到的报告说，衬管中使用玻璃毛会导致半挥发性化合物的再现性差和响应低。本研究将复制这些条件，并使用不同的分流比和不分流条件评估玻璃毛在衬管中不同位置的影响。

有大量研究工作详细介绍了使用含或不含玻璃毛的各种构型的衬管，用不分流和分流模式优化 GC 进样。 Linx Waclaski 进行了一项研究，评估了使用四种不分流衬管时的 C8 到 C40 烃的回收率。与单锥带玻璃毛衬管和双锥螺旋衬管相比，单锥和直管型衬管表现出 >C24 的烃的回收率的降低。发现单锥带玻璃毛衬管是好的衬管之一，因为玻璃毛增强了较重分析物的汽化。在另一项分流衬管的比较研究中，使用 50 : 1 分流比，含玻璃毛的衬管有最大的峰面积和低的相对标准偏差 （RSD）。

使用不分流进样技术的研究表明，玻璃毛的量不会改变峰响应，也不会导致大多数活性化合物（如pentachlorophenol和联苯胺）的活性增加。只有当填装了常规玻璃毛量的三倍时，观察到 2, 4- 二硝基苯酚的响应降低，但其他测试的活性分析物则没有此现象。 Restek 的 Topaz 衬管，会将玻璃毛放入衬管后再进行去活，防止玻璃毛纤维断裂。未去活的玻璃毛纤维会暴露活性硅烷醇。

多年来，我们接到了不少客户的反馈，当他们使用 4 mm 的直管衬管时，无论是分流的还是不分流的，在标准品的校准曲线的线性和再现性方面会遇到困难。一般来说，玻璃毛置于衬管中约 25 mm 处，刚好在典型的自动进样器进样针的注射位置处。虽然玻璃毛在运输过程中不会移动，但一普遍的假设是，衬管安装在进样口后，衬管中的玻璃毛可能移动，从而改变汽化速率。在进样口有压力的情况下，更换隔垫可能会导致玻璃毛被推到衬管顶部，如果针刺穿玻璃毛，样品会被注射到玻璃毛的下方。在这种情况下，玻璃毛将无法有效汽化样品

图 1：使用具有以下配置（从左到右）的  4 mm  内径直衬管测试分流和不分流条件：玻璃毛在中间，无玻璃毛，玻璃毛在底部，玻璃毛在顶部被自动进样针刺穿。

在此研究中，我们将分别使用 50:1、5:1 的分流比和不分流条件来评估玻璃毛位于不同位置的衬管。如图 1 所示，将比较玻璃毛在中心、底部、顶部和无玻璃毛的响应和再现性。

此项研究选择的色谱柱是 Restek 的 100% 聚二甲基硅氧烷（PDMS），“ -1 型固定相”， 30 m*0.25 mm*0.25μm ，仪器为 GC-MS ，流速为 1 mL/min 。 5:1 和 50:1 分流比时，温度程序为 80°C （保持 1 分钟），以 20°C/min 的升温速率升至 300°C  （无保持），再以 15°C/min 的升温速率升至 350°C （保持 10 分钟）。不分流进样时，温度程序为 50°C （保持 1.7 分钟），以 20°C/min 的升温速率升至 300°C （无保持），再以 15°C/min 的升温速率升至 350°C （保持 8 分钟）。不分流保持时间设置为 1.7 分钟。 MS 扫描速率为每秒 5.6 次扫描，扫描范围从 m/z 45 至 550 ，溶剂延迟为 2.6 分钟。选择的化合物是从 C8 （正辛烷）到 C40 （正四十烷）的偶数烷烃的己烷溶液。调节浓度以保持两种分流比的柱上样品量均为 10ng ，而不分流进样的柱上样品量为 50ng 。在衬管的玻璃毛在中心、在底部、无玻璃毛，和玻璃毛在顶部被自动进样针刺穿的情况下测试了分流和不分流条件（图 1 ）。进行了五次测试，并在更换衬管时检查了玻璃毛的位置。如果发现玻璃毛已经移动，则重置玻璃毛并重新测试。

不分流进样提供了好的灵敏度，因为通过关闭分流口，大部分样品（和溶剂）被直接输送到柱上。不分流进样技术需要仔细优化保持时间、起始温度、固定相选择和溶剂。衬管中的缓慢流速会导致溶剂效应和活性分析物的降解。由于我们的溶剂是正己烷，它的汽化体积为 223μL ，而衬管的有效容量为 493μL ，这意味着我们的大部分样品在进样口的保持时间内被有效转移到柱中。 Konrad Grob 设计并制造了一个浸没在热油中的玻璃进样口，在那里他注射了苝，并能够用紫外线观察到这种化合物。他的研究结果证明了Leidenfrost effect，即溶剂被蒸汽云保持在分流表面稍上方。这证明了歧视的根源，因为色谱柱位于分流平板上方，低挥发的样品会有损失。图 2 是衬管玻璃毛位于中心与顶部的比较，峰面积响应相似。图上没有显示的，衬管无玻璃毛的，它与玻璃毛在顶部的几乎相同，而玻璃毛在底部的，它几乎与玻璃毛在中间的相同。这些结果与其他已发表的研究结果相似。

图二：不分流进样在宽分子量范围内的峰面积响应比较，比较了玻璃毛在衬管中间与玻璃毛在衬管顶部被进样针刺穿的。分析了  5  个重复样，玻璃毛在中间的  RsD  为  2.4% ，玻璃毛在顶部的  RsD  为  3.7% 。

分流进样使用高流速，减少了样品在进样口停留的时间。需要玻璃毛或其他机制来全汽化样品，然后将其传输到柱中产生窄峰。因为传输到柱上的溶剂要少得多，可以使用较高的初始柱温。图 3 是使用 5:1 和 50:1 的分流比，比较了玻璃毛位于不同位置的 4 mm 内径的直管衬管。不出所料，玻璃毛在中心的衬管提供了最佳的整体再现性，因为加热块和热传感器位于进样口的中间。我们的设定值为 250°C ，进样口的顶部和底部可能会低 100°C 。

这解释了对于无玻璃毛、玻璃毛在底部和顶部的衬管，高分子量分析物，其 RSD 更高、响应更低、歧视更大。在五次重复分析中，玻璃毛移动到衬管顶部并被针刺穿的差异性最大（图 3 ）。较高的分流比减少了分析物在进样口停留的时间，导致不能全汽化。

图三：用 5：1 和 50：1 的分流比，比较了玻璃毛在不同位置的 4mm 内径的直管衬管。玻璃毛在中间的有好的整体重现性，玻璃毛移动到顶部被针刺穿的，在 5 次重复性测试有最大的偏差。

只要满足下面这两个条件，就可以在分流模式下重现客户的问题：玻璃毛位于衬管的顶部，自动进样针穿透玻璃毛。在超过一半的情况下，使用锥形顶端的自动进样针会将衬管顶部的玻璃毛推回到原位，分析结果与玻璃毛在中间相似。对于不分流分析，差异更为微妙，可能与其他变量有关。

对于分流分析，玻璃毛位于衬管中心可提供较重分析物的最佳汽化，从而产生最高的峰面积和最小的标准偏差。分流分析，我们更推荐使用玻璃毛被固定在适当的位置的精准型衬管。如果使用含玻璃毛的直管衬管，在维护之前，一定要对入口进行卸压，并确认玻璃毛没有移动。对于不分流分析，玻璃毛在底部和中间具有相似的回收率。玻璃毛在底部的单锥衬管已被证明可以提供样品的良好汽化，同时减少分析物的分解。

我们发现，当仪器未进行卸压，在更换进样隔垫后，直管衬管中的玻璃毛会移动到衬管顶部。如果针刺穿玻璃毛，则会将样品注入玻璃毛下方，导致出现本研究测量中的最高 RSD 。