氣相色譜儀色譜柱

1、 1 氣相色譜儀色譜柱簡(jiǎn)述一一氣相色譜儀色譜柱類型二二毛細(xì)管柱三三填充柱四四 目錄頁(yè) 色譜柱使用注意事項(xiàng)五五 2 氣相色譜儀色譜柱簡(jiǎn)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(yùn)行的同時(shí)得到分離。 色譜柱基本有兩類：填充柱和毛細(xì)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(xì)管柱是用熔融二氧化硅拉制的空心管，也叫彈性石英毛細(xì)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(gè)氣相色譜方法,首要的就是選擇好一個(gè)合適的固定相,因此從色譜問(wèn)世以來(lái),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(duì)氣固色譜儀是吸附力不同，對(duì)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(guò)色譜柱時(shí)，親合力大的組分在色譜柱中移動(dòng)速度慢，因?yàn)橛H合力大意味著固定相拉住它的力量大。親合力小的則移動(dòng)快。 色譜分離機(jī)理色譜分離機(jī)理 4 毛細(xì)管柱毛細(xì)管氣相色譜法使用的是毛細(xì)管色譜柱，為氣液色譜，材質(zhì)為石英玻璃，長(zhǎng)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(guò)?。?.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(zhǎng)較長(zhǎng)，分析時(shí)間通常也比較長(zhǎng)。 5 毛細(xì)管柱1、毛細(xì)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(hào)有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。若有其他取代基取代甲基時(shí)，該取代基的數(shù)量一般由一個(gè)百分?jǐn)?shù)來(lái)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(tuán)和95%的甲基集團(tuán)（“二”是表示每個(gè)硅原子包含有兩個(gè)特定集團(tuán)）。相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。如果甲基的百分?jǐn)?shù)沒(méi)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(hào)有：HP-50+、BPX-200、DB

4、-17等。 6 毛細(xì)管柱1、毛細(xì)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(qiáng)，對(duì)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(yáng)離子改性聚乙二醇固定相。FFAP柱就是一類用對(duì)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(duì)聚乙二醇固定相改性用來(lái)分析分離堿性化合物

5、(CAM)。相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10，HP-INNOWax、DB-WAXetr、Carbowax-20M，HP-FFAP、DB FFAP、OV-351等。 7 毛細(xì)管柱2 2、毛細(xì)管柱的制備方法、毛細(xì)管柱的制備方法:a、涂壁開(kāi)管柱（WCOT柱）：將固定液直接涂敷在毛細(xì)管壁上。柱制作相對(duì)簡(jiǎn)單，但柱制備的重現(xiàn)性差，壽命短。b、多孔層開(kāi)管柱（PLOT柱）：在毛細(xì)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(diǎn)有機(jī)物。c、載體涂漬開(kāi)管柱（SCOT柱）：將非常細(xì)的載體微粒粘接在毛細(xì)管壁上，再涂上固定液。柱容量高。d、化學(xué)鍵合開(kāi)管柱：固

6、定液分子中的功能基團(tuán)和毛細(xì)管壁通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，形成一個(gè)穩(wěn)定的液膜，將固定液鍵合在毛細(xì)管壁上，提高了柱效和柱壽命。e、交聯(lián)開(kāi)管柱：固定液分子之間通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)生成一個(gè)網(wǎng)狀的大分子覆蓋在毛細(xì)管壁上，形成一個(gè)不可抽取的液膜，將固定液交聯(lián)在毛細(xì)管壁上。柱耐高溫，柱效高，柱壽命長(zhǎng)，抗溶劑抽提。 8 毛細(xì)管柱3 3、毛細(xì)管色譜柱的老化方法、毛細(xì)管色譜柱的老化方法a、色譜柱在安裝前請(qǐng)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(qǐng)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(jìn)入系統(tǒng)，以延長(zhǎng)色譜柱的使用壽命。 c、色譜柱在安裝時(shí)，在載氣已經(jīng)打開(kāi)的情況下，請(qǐng)先安裝進(jìn)樣

7、口一端，然后檢查確認(rèn)色譜柱有氣體通過(guò)；老化升溫前，在室溫下吹掃色譜柱10-20分鐘。 d、對(duì)毛細(xì)管柱進(jìn)行老化：一般來(lái)說(shuō)，使柱溫箱溫度由室溫程序升溫，終點(diǎn)溫度為待測(cè)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(dá)終點(diǎn)溫度后恒溫3-4小時(shí)或更長(zhǎng)。 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(jiàn)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(shí)間較快在實(shí)際分析工作中的應(yīng)用非常普遍。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，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(xì)管柱差，但填充柱的制備方法比較簡(jiǎn)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(dú)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(wú)機(jī)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(diǎn)有機(jī)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(diǎn)有機(jī)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(zhǎng)度2M是最常用的尺寸，一般用于分離1

9、0個(gè)組份以下的樣品。1M長(zhǎng)度的次之，一般用于分離4個(gè)組份的樣品。在特殊用途上有采用3M或4M的，但超過(guò)4M的很少應(yīng)用。內(nèi)徑：3的填充柱應(yīng)用越來(lái)越少，只有在應(yīng)用玻璃柱時(shí)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(chǎng)合都使用不銹鋼管材料，對(duì)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(yùn)輸?shù)冗^(guò)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(jìn)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(jìn)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(méi)有氣泡冒出,否則,說(shuō)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(lái)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(wú)金屬或其他懸浮物,用自來(lái)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(lái)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(shí),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(méi)有固定液的凝塊了,而實(shí)際上由于固定液在溶劑中溶漲后透明,不細(xì)看就不容易發(fā)現(xiàn)有未溶解的固定液塊存在)。對(duì)于S

11、E-30等硅酮類固定液,一般需要更長(zhǎng)的溶解時(shí)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(shí),為使涂漬均勻,可將固定液分23次進(jìn)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(duì)于螺旋形色譜柱,可以用真空泵抽氣的方法裝填。裝柱時(shí)先將柱的一頭用玻璃棉和紗布輕輕堵住,接上玻璃過(guò)濾球(或安全瓶)和真空泵,柱的另一頭用塑料漏斗及過(guò)渡接頭接上,填料從漏斗加進(jìn)柱內(nèi)(見(jiàn)圖2)。開(kāi)動(dòng)真空泵,填料即通過(guò)漏斗不斷地被抽進(jìn)柱中,同時(shí)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(jī)械強(qiáng)度較差,則裝柱時(shí)只能輕敲和震動(dòng);若裝柱的填料比較粘,則需用力振動(dòng)。裝柱時(shí)要注意不要讓填料通過(guò)玻璃棉和紗布進(jìn)入玻璃過(guò)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(jìn)行樣品分析的,而要經(jīng)過(guò)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(shí)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(gè)小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí)。應(yīng)當(dāng)注意的是,柱溫不能超過(guò)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(huì)畫(huà)出一條平直的基線來(lái),此時(shí),色

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

14、進(jìn)一步脫氧（建議所用載氣中氧氣含量不要超過(guò)1ppm）d、安裝色譜柱時(shí)，產(chǎn)品牌號(hào)應(yīng)面向操作者，左側(cè)為色譜柱的進(jìn)樣口。e、拆卸色譜柱時(shí)，應(yīng)先將柱溫降至室溫，然后再關(guān)載氣。f、安裝柱子時(shí)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(méi)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(xiàng)色譜柱使用注意事項(xiàng)2、使用毛細(xì)管色譜柱時(shí)的注意事項(xiàng) a.氣相色譜柱在領(lǐng)取安裝及使用過(guò)程中應(yīng)避免碰撞、強(qiáng)烈震動(dòng)、小角度彎曲致使斷裂。b. 安裝氣相色譜柱時(shí)，從隔墊中拔出柱子（見(jiàn)3.5.2 h）并穿過(guò)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(jìn)進(jìn)樣口、檢測(cè)器合適的長(zhǎng)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(jìn)樣口。c.安裝柱子時(shí)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(jìn)行進(jìn)一步脫氧（建議所用載氣中氧氣含量不要超過(guò)PPM）；e拆卸色譜柱時(shí)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(jìn)行檢漏；h請(qǐng)?jiān)诓蛔龇治鰰r(shí)最好將柱溫降到100度一下，可延長(zhǎng)色譜柱使用壽命；i 安裝、拆卸色譜柱是非常重要的專門(mén)技術(shù)，必須根據(jù)氣相色譜儀儀器的說(shuō)明書(shū)要求，在斷電、常溫