氣相色譜儀色譜柱

1、 1 氣相色譜儀色譜柱簡述一一氣相色譜儀色譜柱類型二二毛細管柱三三填充柱四四 目錄頁 色譜柱使用注意事項五五 2 氣相色譜儀色譜柱簡述 氣相色譜儀分離系統(tǒng)主要由色譜柱組成，是氣相色譜儀的心臟，它的功能是使試樣在柱內(nèi)運行的同時得到分離。 色譜柱基本有兩類：填充柱和毛細管柱。填充柱是將固定相填充在金屬或玻璃管中(常用內(nèi)徑4 mm)。毛細管柱是用熔融二氧化硅拉制的空心管，也叫彈性石英毛細管。 色譜柱中裝有固定相。色譜分離的核心是色譜柱,而色譜柱的靈魂是固定相。要建立一個氣相色譜方法,首要的就是選擇好一個合適的固定相,因此從色譜問世以來,尋找優(yōu)良的固定相也一直是經(jīng)久不衰的研究課題。 3 氣相色譜儀色譜

2、柱工作原理樣品在色譜柱中得以分離是基于熱力學(xué)性質(zhì)的差異。固定相與樣品中的各組分具有不同的親合力（對氣固色譜儀是吸附力不同，對氣液分配色譜儀是溶解度不同）。當(dāng)載氣帶著樣品連續(xù)地通過色譜柱時，親合力大的組分在色譜柱中移動速度慢，因為親合力大意味著固定相拉住它的力量大。親合力小的則移動快。 色譜分離機理色譜分離機理 4 毛細管柱毛細管氣相色譜法使用的是毛細管色譜柱，為氣液色譜，材質(zhì)為石英玻璃，長度在幾十米甚至上百米，分離效果更好，柱效更高，但因內(nèi)徑過?。?.2-0.5mm），故柱容量也很小，且因材質(zhì)因素，易折斷損壞。因柱長較長，分析時間通常也比較長。 5 毛細管柱1、毛細管色譜柱最常用固定相（聚硅氧

3、烷和聚乙二醇）a、聚硅氧烷：聚硅氧烷由于其用途廣泛、性能穩(wěn)定性，是目前最常用的固定相。最基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的，相應(yīng)的柱子牌號有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。若有其他取代基取代甲基時，該取代基的數(shù)量一般由一個百分?jǐn)?shù)來表示。例如：5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷表示其包含有5%的苯基集團和95%的甲基集團（“二”是表示每個硅原子包含有兩個特定集團）。相應(yīng)的柱子牌號有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。如果甲基的百分?jǐn)?shù)沒有表征，則表示它們的含量是100%(如50%苯基-甲基聚硅氧烷表示甲基的含量為50%)。相應(yīng)的柱子牌號有：HP-50+、BPX-200、DB

4、-17等。 6 毛細管柱1、毛細管色譜柱最常用固定相（聚硅氧烷和聚乙二醇）b、聚乙二醇聚乙二醇是另外一類廣泛應(yīng)用的固定相。有些我們稱之為“WAX”或“FFAP”。聚乙二醇的穩(wěn)定性、使用溫度范圍都比聚硅氧烷要差一些。聚乙二醇固定相色譜柱的壽命較短，而且容易受溫度和環(huán)境(有氧環(huán)境等)的影響。但由于它的極性比較強，對極性物質(zhì)有特殊的分離效能，所以仍是我們常用的固定相之一。為了提高分離效能，還有用pH陽離子改性聚乙二醇固定相。FFAP柱就是一類用對苯二甲酸改性的聚乙二醇作為固定相的(DB-FFAP)。這種色譜柱常用于分析分離酸性化合物。另外，我們也用堿性化合物對聚乙二醇固定相改性用來分析分離堿性化合物

5、(CAM)。相應(yīng)的柱子牌號有：HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10，HP-INNOWax、DB-WAXetr、Carbowax-20M，HP-FFAP、DB FFAP、OV-351等。 7 毛細管柱2 2、毛細管柱的制備方法、毛細管柱的制備方法:a、涂壁開管柱（WCOT柱）：將固定液直接涂敷在毛細管壁上。柱制作相對簡單，但柱制備的重現(xiàn)性差，壽命短。b、多孔層開管柱（PLOT柱）：在毛細管壁上涂敷一層多孔性吸附劑固體微粒，不再涂固定液。適用于永久性氣體和低沸點有機物。c、載體涂漬開管柱（SCOT柱）：將非常細的載體微粒粘接在毛細管壁上，再涂上固定液。柱容量高。d、化學(xué)鍵合開管柱：固

6、定液分子中的功能基團和毛細管壁通過化學(xué)反應(yīng)，形成一個穩(wěn)定的液膜，將固定液鍵合在毛細管壁上，提高了柱效和柱壽命。e、交聯(lián)開管柱：固定液分子之間通過化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)生成一個網(wǎng)狀的大分子覆蓋在毛細管壁上，形成一個不可抽取的液膜，將固定液交聯(lián)在毛細管壁上。柱耐高溫，柱效高，柱壽命長，抗溶劑抽提。 8 毛細管柱3 3、毛細管色譜柱的老化方法、毛細管色譜柱的老化方法a、色譜柱在安裝前請確認(rèn)使用的載氣為高純載氣（99.999%）。 建議使用鋼瓶氣，加載脫氧管。 b、請確保氣路系統(tǒng)的密封性良好，盡可能防止空氣中的氧氣滲透進入系統(tǒng)，以延長色譜柱的使用壽命。 c、色譜柱在安裝時，在載氣已經(jīng)打開的情況下，請先安裝進樣

7、口一端，然后檢查確認(rèn)色譜柱有氣體通過；老化升溫前，在室溫下吹掃色譜柱10-20分鐘。 d、對毛細管柱進行老化：一般來說，使柱溫箱溫度由室溫程序升溫，終點溫度為待測樣品操作條件溫度以上20，或該柱的最高使用溫度以下20。達終點溫度后恒溫3-4小時或更長。 9 填充柱填充柱氣相色譜法使用的是填充色譜柱，既有氣液色譜柱也有氣固色譜柱，常見管材為不銹鋼、玻璃、聚四氟、銅、鋁等，除玻璃材質(zhì)外，其他種類的不易損壞，目前常用不休鋼材質(zhì)做填充柱。填充柱分離能力較差，柱效較低，但柱容量大，柱較短，因此分析時間較快在實際分析工作中的應(yīng)用非常普遍。據(jù)資料統(tǒng)計，日常色譜分析工作大約有80%是采用填充柱完成的。填充柱在

8、分離效能和分析速度方面比毛細管柱差，但填充柱的制備方法比較簡單，定量分析的準(zhǔn)確度較高，特別是在某些分析領(lǐng)域（例如氣體分析、痕量水分析）具有獨特用途。 10 填充柱1、氣固色譜填充柱氣固色譜填充柱常采用固體物質(zhì)作固定相。這些固體固定相包括具有吸附活性的無機吸附劑、高分子多孔微球和表面被化學(xué)鍵合的固體物質(zhì)等。2、氣液色譜填充柱氣液色譜填充柱中所用的填料是液體固定相。它是由惰性的固體支持物和其表面上涂漬的高沸點有機物液膜所構(gòu)成。通常把惰性的固體支持物稱為“載體”，把涂漬的高沸點有機物稱為“固定液”。 11 填充柱3、填充柱的選擇；a、填充色譜柱的尺寸選擇內(nèi)徑：2長度2M是最常用的尺寸，一般用于分離1

9、0個組份以下的樣品。1M長度的次之，一般用于分離4個組份的樣品。在特殊用途上有采用3M或4M的，但超過4M的很少應(yīng)用。內(nèi)徑：3的填充柱應(yīng)用越來越少，只有在應(yīng)用玻璃柱時使用這種內(nèi)徑。b、填充色譜柱管的材料選擇絕大部分的應(yīng)用場合都使用不銹鋼管材料，對于有反應(yīng)性易分解或具有腐蝕性的樣品可使用玻璃或聚四氟乙烯管材料。 12 填充柱4、填充柱的制備4.1、 填充柱的試漏和清洗由于加工、存放、運輸?shù)冗^程可能使未填充的色譜柱沾污或損壞,所以,空的填充柱在使用之前一定要進行試漏和清洗。試漏的方法是:將柱管全部浸入水中,并將出口堵死,進口通以載氣,使載氣壓力稍高于正常操作壓力,填充柱應(yīng)沒有氣泡冒出,否則,說明該

10、填充柱漏氣,不能使用。玻璃柱用洗液浸泡,洗滌兩次,然后用自來水洗沖到中性,再用蒸餾水、丙酮沖洗。潔凈的柱管內(nèi)壁應(yīng)不掛水珠,烘干后備用。不銹鋼柱先用10%鹽酸浸泡抽洗至抽洗液無金屬或其他懸浮物,用自來水沖洗至中性,再用10%熱堿液抽洗45次,以除去柱管內(nèi)壁油膩性污物,用自來水沖洗至中性,最后用蒸餾水、丙酮沖洗,烘干備用。 13 填充柱4、填充柱的制備4.2、 固定液的涂漬涂漬固定液的基本要求就是獲得薄而均勻的液膜。涂漬固定液時,固定液要充分溶解在溶劑中,不要有/假溶0現(xiàn)象(即粗看上去溶劑中沒有固定液的凝塊了,而實際上由于固定液在溶劑中溶漲后透明,不細看就不容易發(fā)現(xiàn)有未溶解的固定液塊存在)。對于S

11、E-30等硅酮類固定液,一般需要更長的溶解時間(通常是1648h),才能使固定液全部溶解在溶劑中。常用的固定液涂漬量是0.12.5%,若是10%甚至更高的涂漬濃度時,為使涂漬均勻,可將固定液分23次進行涂漬。 14 填充柱4、填充柱的制備4.3 、裝柱根據(jù)不同的柱管形狀可以選擇不同的裝柱方式。對于螺旋形色譜柱,可以用真空泵抽氣的方法裝填。裝柱時先將柱的一頭用玻璃棉和紗布輕輕堵住,接上玻璃過濾球(或安全瓶)和真空泵,柱的另一頭用塑料漏斗及過渡接頭接上,填料從漏斗加進柱內(nèi)(見圖2)。開動真空泵,填料即通過漏斗不斷地被抽進柱中,同時不斷敲振柱的各部位,使填料在柱內(nèi)盡量填充均勻。填充好以后,用預(yù)備好的

12、玻璃棉塞住柱的另一端,但不要太用力,以防壓碎柱頭里的載體。若載體的機械強度較差,則裝柱時只能輕敲和震動;若裝柱的填料比較粘,則需用力振動。裝柱時要注意不要讓填料通過玻璃棉和紗布進入玻璃過濾球內(nèi)。 15 填充柱5 、老化 剛填充好的色譜柱是不能馬上進行樣品分析的,而要經(jīng)過老化處理。老化的目的是為了使固定液均勻、牢固地分布在載體的表面上,同時驅(qū)除柱填充物中的殘余溶劑和其他揮發(fā)性物質(zhì)。 填充柱的老化操作,是在通以載氣下將柱溫升至略高于操作溫度,保持十幾個小時甚至幾十個小時。應(yīng)當(dāng)注意的是,柱溫不能超過固定液的最高使用溫度。老化好的色譜柱,反映在氣相色譜儀的記錄儀上,就是會畫出一條平直的基線來,此時,色

13、譜柱就可以用于樣品分析了。 老化過程中還要注意以下幾點:溫度要逐步升高,最好是用幾小時才由室溫升至預(yù)定的溫度。 老化時色譜柱最好先不要同檢測器連接,以免污染檢測器,這一點對于電子捕獲檢測器尤為重要。有時為了方便起見,老化前也可以與檢測器(限于熱導(dǎo)池檢測器、氫火焰離子化檢測器)連接好,但檢測器一定要先升溫,且要高于柱溫。 16 色譜柱使用注意事項色譜柱使用注意事項1、使用填充色譜柱時的注意事項 a、為了避免柱后被沖開和柱內(nèi)擔(dān)體塌陷，通氣時緩慢升至所需柱前壓。b、為避免檢測器唄污染，老化時請不要將色譜柱和檢測器相連。c、 當(dāng)柱箱溫度高于室溫時，載氣中少量氧會損壞色譜柱內(nèi)的固定相，載氣必須采用脫氧管

14、進一步脫氧（建議所用載氣中氧氣含量不要超過1ppm）d、安裝色譜柱時，產(chǎn)品牌號應(yīng)面向操作者，左側(cè)為色譜柱的進樣口。e、拆卸色譜柱時，應(yīng)先將柱溫降至室溫，然后再關(guān)載氣。f、安裝柱子時注意不要把柱子的任何部位和柱溫箱接觸，以免造成柱子損傷。g、切勿在沒有通載氣的情況下使用柱子，防止固定液流失、氧化。 17 色譜柱使用注意事項色譜柱使用注意事項2、使用毛細管色譜柱時的注意事項 a.氣相色譜柱在領(lǐng)取安裝及使用過程中應(yīng)避免碰撞、強烈震動、小角度彎曲致使斷裂。b. 安裝氣相色譜柱時，從隔墊中拔出柱子（見3.5.2 h）并穿過石墨密封墊后，為防止污染，要用柱切割器除去柱兩端各2-4厘米，并保持切口平整。再按照不同的色譜儀要求伸進進樣口、檢測器合適的長度，擰緊螺絲。注意螺絲不要擰太緊，防止擠碎石墨密封墊，堵塞進樣口。c.安裝柱子時注意不要把柱子的任何部位和柱溫箱接觸，以免造成柱子損傷。d載氣必須采用脫氧管進行進一步脫氧（建議所用載氣中氧氣含量不要超過PPM）；e拆卸色譜柱時先要將柱溫降至室溫，然后再關(guān)載氣；f安裝完色譜柱后，要先通載氣將柱內(nèi)的空氣置換干凈后再升柱溫；g儀器載氣管路最好使用金屬管，使用前一定要進行檢漏；h請在不做分析時最好將柱溫降到100度一下，可延長色譜柱使用壽命；i 安裝、拆卸色譜柱是非常重要的專門技術(shù)，必須根據(jù)氣相色譜儀儀器的說明書要求，在斷電、常溫