毛細(xì)管氣相色譜柱知識(shí)簡(jiǎn)介

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上毛細(xì)管氣相色譜柱知識(shí)簡(jiǎn)介 通常來說，一根毛細(xì)管色譜柱由兩部分組成管身和固定相。管身一般使用熔融二氧化硅或不銹鋼作為基本材質(zhì)；而固定相種類就有許多了。大部分的固定相是液體或膠狀的高分子量，具有高熱穩(wěn)定性的聚合物，最常用的是聚硅氧烷（有時(shí)誤稱為硅氧烷）和聚乙二醇，另外還有一類是小的多孔粒子組成的聚合物或沸石(例如氧化鋁、分子篩等)。管身：熔融二氧化硅即高純度合成石英（以下通稱熔融石英)，通常在其表面涂上一層聚酰亞胺做為保護(hù)層。涂層后的熔融石英毛細(xì)管呈褐色：但是涂層后的毛細(xì)管之間的顏色卻不盡相同。色譜柱的顏色對(duì)于其色譜性能沒有什么影響。經(jīng)過持續(xù)的較高溫度處理后聚酰亞胺涂層管

2、的的溫度會(huì)變得比以前更深：標(biāo)準(zhǔn)的聚酰亞胺涂層管熔融石英管的溫度上限為360，高溫聚酰亞胺涂層管的溫度上限為400。熔融石英管的內(nèi)表面會(huì)用一些化學(xué)方法進(jìn)行處理，盡量的減小樣品和管壁之間可能存在的相互作用。所用的試劑和處理方法一般是依據(jù)將要涂在內(nèi)壁上的固定相種類來確定的。硅烷硅烷化處理則是最為常用的處理方式，即使用硅烷類的試劑和管壁內(nèi)表面上的硅基醇基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，使其變?yōu)榧谆柰榛虮郊谆谆柰榛?。?dāng)實(shí)驗(yàn)要求更高的使用溫度時(shí)，我們可以來用不銹鋼毛細(xì)柱來代替熔融石英毛細(xì)柱。不銹鋼毛細(xì)柱在使用溫度(耐高溫）及日常維護(hù)（不易折斷等)的性能和指標(biāo)上都優(yōu)于熔融石英毛細(xì)柱。但是不銹鋼材質(zhì)的惰性沒有熔融石英好，

3、它可以和許多的化合物相互作用，產(chǎn)生反應(yīng)。所以通?？梢杂没瘜W(xué)方法對(duì)其進(jìn)行處理，或者是在它的內(nèi)壁再涂上薄薄的一層熔融石英，以增加不銹鋼管的隋性：經(jīng)過適當(dāng)處理后，不銹鋼毛細(xì)柱的惰性與熔融石英毛細(xì)柱的不相上下。固定相：聚硅氧烷、聚乙二醇聚硅氧烷在其用途的多用性、性質(zhì)的穩(wěn)定性上都有優(yōu)良的表現(xiàn)也是目前最為常用的固定相。標(biāo)準(zhǔn)的聚硅氧烷是由許多單個(gè)的硅氧烷重復(fù)聯(lián)接構(gòu)成：每個(gè)硅原子與兩個(gè)功能基團(tuán)相連，功能基團(tuán)的類型和數(shù)量決定了固定相總體類型和性質(zhì)常見的四種功能基團(tuán)為甲基、氰丙基、三氟丙基和苯基。最基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的。當(dāng)有其他種類的取代基出現(xiàn)時(shí)，該基團(tuán)的數(shù)量將由一個(gè)百分?jǐn)?shù)來表示。例如：5二苯基9

4、5二甲基聚硅氧烷表示其包含有5的苯基基團(tuán)和95的甲基基團(tuán)?！岸笔潜硎久總€(gè)硅原子包含有兩個(gè)特定基團(tuán)，但當(dāng)兩個(gè)特定基團(tuán)完全相同時(shí)，我們有時(shí)也會(huì)省略這種叫法。如果甲基的百分?jǐn)?shù)沒有表征，則表示它的含量可能是100(如50苯基甲基聚硅氧烷表示甲基的含量為50)。有時(shí)我們可能對(duì)氰丙基苯基的百分含量產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解，如14氰丙基苯基二甲基聚硅氧烷表示的是其含有7氰丙基和7苯基(另有86的甲基)，因?yàn)橐粋€(gè)氰丙基和一個(gè)苯基連接于同一個(gè)硅原子上，所以14是一種加和的表征方式。我們有時(shí)會(huì)用低流失或“ms”來表征一類固定相。這一類固定相是在硅氧烷聚合物中鏈接一定數(shù)量的苯基或苯基類的基團(tuán)，通常我們稱之為“亞芳基”。由于

5、它們的加入，聚合物的鏈接變得更加堅(jiān)固穩(wěn)定，保證了在較高溫度時(shí)，固定相不會(huì)產(chǎn)生降解。也就是說，進(jìn)一步降低了色譜柱的柱流失，提高了色譜柱的使用溫度。與原始的非亞芳基類型的固定相相比，亞芳基固定相不僅擁有相同的分離指數(shù)，而且在色譜柱的維護(hù)等方面也有許多的調(diào)整（例如SE52和SE54）。盡管同類普通型和低流失型固定相的分離性能相同或極為相似，但是在某些方面還有微小的區(qū)別。另外，我們也使用一些沒有相應(yīng)“普通型”的獨(dú)特低流失固定相。 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”。聚乙二醇不象聚硅氧烷那樣有多種取代基團(tuán)，它是100%固定基質(zhì)的聚合物。相對(duì)于聚硅氧烷，聚乙二醇固定

6、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。另外，聚乙二醇固定相在相應(yīng)的GC實(shí)驗(yàn)條件下需保持液態(tài)。但由于其獨(dú)特的分離性能，聚乙二醇仍是我們常用的固定相之一。常用的聚乙二醇GC固定相有兩種，一種是能在較高溫度下使用的，但是它的活性相對(duì)較高一些（也就是說有些化合物的色譜峰會(huì)有拖尾現(xiàn)象）另一種的使用溫度上限較低，溫度下限也較低，但使用中所表現(xiàn)出的再現(xiàn)性和惰性比上一種要好。在分離指數(shù)上，上述兩種固定相有輕微的差異。還有一種是pH陽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。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

7、相改性用來分析分離堿性化合物（CAM）。普通分析色譜柱分離強(qiáng)酸或強(qiáng)堿化合物時(shí)會(huì)出現(xiàn)色譜峰拖尾現(xiàn)象，使用pH改性固定相后，這種現(xiàn)象會(huì)明顯地減小。氣-固固定相：就是在管壁表面粘合很薄一層的小顆粒物質(zhì)，通常叫做多孔層開口管（PLOT）柱。樣品是通過在氣-固固定相上產(chǎn)生吸附/脫附作用來分離的。因?yàn)樗妙w粒是多孔的，所以在分離過程中，既有尺寸排阻作用，也有分子擇形過程。最為常用的的PLOT柱固定相有苯乙烯衍個(gè)物、氧化鋁和分子篩等。PLOT柱的保留性能非常突出，用它可以進(jìn)行那些常規(guī)固定相做不到的分析分離。對(duì)于那些要求在低于室溫的條件下，使用聚硅氧烷或聚乙二醇固定相進(jìn)行的分析分離，PLOT柱在室溫或高于室溫

8、的狀態(tài)下就可以輕易完成。烴類和硫化物氣體、惰性和永久性氣體以及低沸點(diǎn)溶劑等都是常用PLOT柱進(jìn)行分析分離的化合物。有些PLOT柱的固定相有時(shí)會(huì)有粒子的流失，由于這個(gè)原因，可能會(huì)對(duì)那些依靠檢測(cè)顆粒物質(zhì)的檢測(cè)器產(chǎn)生負(fù)面的影響。例如質(zhì)譜檢測(cè)器由于在色譜柱的出口是一個(gè)高真空的空間，所以極易受色譜柱離子流失的影響。鍵合和交聯(lián)固定相：交聯(lián)是將多個(gè)聚合物鏈單體通過共價(jià)鍵進(jìn)行連接，鍵合是將其再通過共價(jià)鍵與管壁表面相連。這樣處理的結(jié)果使得固定相的熱穩(wěn)定性和溶劑穩(wěn)定性都有較大的提高。所以，鍵合交聯(lián)固定相色譜柱可以通過溶劑的浸洗，從而去除柱內(nèi)的污染物。大多數(shù)的聚硅氧烷和聚乙二醇固定相都是經(jīng)過鍵合交聯(lián)處理的。另有少數(shù)

9、固定相是不用鍵合或鍵合交聯(lián)進(jìn)行處現(xiàn)的。但如有可能，能夠進(jìn)行鍵合交聯(lián)的，都會(huì)對(duì)固定相做出相應(yīng)的處理。柱流失：所有的色譜柱都有柱流失的現(xiàn)象。這是由于固定相的正常降解而產(chǎn)生的被洗脫物質(zhì)。柱流失會(huì)隨著溫度的升高加劇。我們可以通過流失曲線或圖清楚地看到這種變化。一般我們會(huì)在程序升溫的條件下做一次空白試驗(yàn)，溫度要升至色譜柱的溫度上限，并持續(xù)該溫度1015分鐘，這樣就可以得到該色譜柱的正常流失曲線圖。 從流失圖中我們可以得到幾個(gè)重要的指標(biāo)?？兆栽囼?yàn)的基線在較低溫度區(qū)域相對(duì)平坦，到離溫度上限3040時(shí)開始急速地上升，直至達(dá)到溫度上限。在上限溫度持續(xù)期間，基線又變得平穩(wěn)許多。幾分鐘后基線會(huì)又變得完全平坦。如出現(xiàn)

10、明顯或嚴(yán)重的偏差，其并不是由于色譜柱流失引起的。色譜柱的流失是一種持續(xù)的過程-并不會(huì)偶然地開始，也不會(huì)突然地停止。如果在空白試驗(yàn)中得到了色譜峰，這并不是由于柱流失而引起的，它極有可能是GC系統(tǒng)中的污染物質(zhì)。使用質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)并與譜庫對(duì)照，您會(huì)發(fā)現(xiàn)它們是一些含硅的化合物。它們的來源極有可能是進(jìn)樣墊。一般來說，極性固定相的流失率較高，較低溫度下，它們的流失就很明顯。如果您使用的檢測(cè)器對(duì)固定相中任何原子或功能團(tuán)都有特別靈敏的響應(yīng)，那么柱流失就非常明顯了。就算柱流失不是很嚴(yán)重，但由于檢測(cè)器對(duì)柱內(nèi)降解產(chǎn)物有較靈敏的響應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致很強(qiáng)的基線噪聲。在氰丙基取代聚硅氧烷固定相與NPD系統(tǒng)或聚乙二醇柱與ECD

11、系統(tǒng)中，這種現(xiàn)象就很突出。由流失圖中我們可以看到，在高溫區(qū)域柱流失會(huì)迅速升高。當(dāng)流失率增高時(shí)，我們無法用一種絕對(duì)的方法去測(cè)量指示。柱流失最佳的測(cè)量方法是測(cè)量在兩種溫度下背景倍號(hào)的不同或改變。通常我們會(huì)選擇色譜柱的溫度上限和100這兩個(gè)點(diǎn)，絕對(duì)的背景信號(hào)通常是整個(gè)GC系統(tǒng)背景的組合，我們不可能測(cè)量出柱流失對(duì)這個(gè)信號(hào)有多大的貢獻(xiàn)。而測(cè)量柱流失的相對(duì)數(shù)量，其它對(duì)背景信號(hào)有貢獻(xiàn)的因素也就被減去了。大多數(shù)的色譜柱是通過FID進(jìn)行檢測(cè)的。FID的輸出信號(hào)為微微安培(pA)。流失水平就是在兩種溫度下FID信號(hào)值的差(pA)。由于這些數(shù)值隨檢測(cè)器響應(yīng)的變化而變化，所以只有在相同的實(shí)驗(yàn)條件下使用同一個(gè)檢測(cè)器，或

12、者，在標(biāo)準(zhǔn)的流量條件下使用相同標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)器，并且流失數(shù)值以pg C克固定相來表示，這樣做的數(shù)據(jù)才真實(shí)有效。隨著色譜柱的使用，柱流失會(huì)不斷地升高。色譜柱暴露于有氧環(huán)境(空氣)中和或者持續(xù)在等于或接近色譜柱的上限溫度條件下被使用，都會(huì)加速色譜柱的流失。柱流失突然或快速的升高則可能是色譜柱有損壞或GC系統(tǒng)有問題出現(xiàn)。而持續(xù)在高于色譜柱上限溫度下操作使用，持續(xù)使色譜柱暴露于有氧環(huán)境中(通常由于泄漏)，或者不斷分析的樣品中有破壞性物質(zhì)，這些都可能是問題的原因。色譜柱溫度極限：一根色譜柱通常有兩個(gè)溫度極限，溫度下限和溫度上限。如果在低于溫度下限的條件下實(shí)驗(yàn)，得到的色譜峰又圓又寬(柱效降低)。但是色譜柱并不

13、會(huì)受到什么損壞。這樣并不能發(fā)揮色譜柱的正常功能。在達(dá)到下限溫度或者高于下限溫度時(shí)，得到的色譜峰會(huì)有明顯的好轉(zhuǎn)。溫度上限般有兩個(gè)固定的數(shù)值。較低的是恒溫極限，在該溫度下色譜柱可以正常地使用，柱流失的壽命不會(huì)受到影響。較高的數(shù)值是程升極限，在此溫度下色譜柱使用時(shí)間如果在1015分鐘內(nèi)，色譜柱的流失和壽命不會(huì)受到太大的影響。但如果持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)，則會(huì)增加色譜柱的流失，縮短色譜柱的壽命，固定相和熔融石英管的惰性都有可能被破壞。色譜柱容量：色譜柱容量是指色譜柱對(duì)一種溶質(zhì)可容納的最大量值，一旦超過此數(shù)值，該溶質(zhì)的色譜峰就會(huì)發(fā)生畸變，也就是說該溶質(zhì)超載。超載的色譜峰并不均衡而且沿固定方向變化。一般我們稱之為“

14、鯊鰭”峰。PLOT柱超載表現(xiàn)為色譜峰的拖尾。不過以上種種情況對(duì)色譜柱本身沒有什么影響。柱容量與固定相的極性、膜的厚度、柱內(nèi)徑和溶質(zhì)保留度等有關(guān)。如果色譜柱對(duì)一種溶質(zhì)的容量很高，則表明該溶質(zhì)與固定相的極性很相似(相似相溶)。例如，一根極性柱對(duì)極性化合物的容量一定大于對(duì)非極性化合物的容量；厚膜和大口徑的色譜柱，其相對(duì)柱常量也會(huì)較高；而溶質(zhì)的保留度增加會(huì)使柱容量降低；如果兩種溶質(zhì)極性類似，后出峰的化合物更容易發(fā)生超載現(xiàn)象。毛細(xì)管氣相色譜分析條件的選擇 由于毛細(xì)管色譜柱柱效很高，對(duì)一般的樣品備用三種極性的柱子就能解決大部分問題，但對(duì)同分異構(gòu)體要嚴(yán)格選用專用毛細(xì)管色譜柱。*色譜柱的選擇按樣品極性選擇:弱

15、極性樣品，可選OV-1，SE-30，OV-101，SE-52，SE-54。中極性樣品，可選OV-17，OV-1701，XE-60，OV-225，OV-210。極性樣品，可選PEG-20M,FFAP,OV-275,DEGS。按酸堿性選擇:堿性樣品：弱堿性可選OV-1，SE-30等； 強(qiáng)堿性可選堿性PEGB 酸性樣品：FFAP按沸點(diǎn)選擇:高沸點(diǎn)物質(zhì)可選OV-1，SE-30，SE-54等交聯(lián)柱，薄液膜*毛細(xì)管內(nèi)徑的選擇成品分析：小口徑 0.25mm，0.32mm ，薄液膜痕量組分分析：大口徑，厚液膜，0.53mm*汽化溫度 比樣品沸點(diǎn)高2030*柱溫 首選在樣品沸點(diǎn)的0.7倍處，再看分離情況調(diào)整。*

16、檢測(cè)溫度 柱溫 ； 120（FID）*分流比 小口徑100:1 ；大口徑1050:1或不分流進(jìn)樣（用專用接頭）*尾吹：1530ml/分（滿足FID要求）； 隔膜清掃氣：15ml/分*進(jìn)樣量：0.30.5l* 定性與定量定性與填充柱色譜一樣，或GC/MS定量 一般用歸一法或內(nèi)標(biāo)法定量選擇毛細(xì)管柱的幾個(gè)指標(biāo) 一、固定液使用固定相: AT SE-30,AT OV-1 組成 100%甲基聚硅氧烷極性 非極性 應(yīng)用 碳?xì)浠衔?同類型號(hào) DB(HP) -1、AC1、SPB-1、CPSIL5、DM-1、RT-1使用溫度 50300固定相: AT OV-101 組成 100%甲基聚硅氧烷（膠體）極性 非極性

17、 應(yīng)用 氨基酸、基油 同類型號(hào) HP-101、AC1 、SP-2100使用溫度 0350固定相: AT SE-52AT SE-54 組成 5%苯基甲基聚硅氧烷，1%乙烯基5%苯基甲基聚硅氧烷極性 非極性 應(yīng)用 多核芳烴、酚、酯、碳?xì)浠衔?、藥物、?同類型號(hào) DB(HP)-5、AC5、SPB-5、DM-5、CPSiL8、Rtx-5使用溫度 50350固定相: AT OV-1701 組成 7%氰丙基7%苯基甲基聚硅氧烷極性 非極性 應(yīng)用 藥物、醇、酯、硝基化合物同類型號(hào) DB(HP)-1701、AC10、DB-1701、SPB-1701、RT-1701、CP-Sil 19CB使用溫度 0280固

18、定相: AT XE-60 組成 25%氰乙基甲基聚硅氧烷極性 中極性 應(yīng)用 酯、硝基化合物同類型號(hào) DB (HP) -225、AC225使用溫度 0280固定相: AT OV-17 組成 50%苯基甲基聚硅氧烷極性 中極性 應(yīng)用 藥物、農(nóng)藥同類型號(hào) DB(HP)-17、AC10使用溫度 0250固定相: AT FFAP 組成 聚乙二醇TPA改性極性 極 性 應(yīng)用 酸、醇、醛、酯、腈、酮、基油同類型號(hào) DB (HP) FFAP、SP-1000、Supecl-NUKOL、AC20使用溫度 50250固定相: AT PEG-20M 組成 聚乙二醇20M極性 極 性 應(yīng)用 同類型號(hào) HP- Wax、D

19、B-Wax、AC20使用溫度 50200固定相: AT 農(nóng)殘?zhí)朅T 農(nóng)殘?zhí)?組成 極性 應(yīng)用 六六六、DDT等八種含氯農(nóng)藥擬除蟲菊酯類、含磷類農(nóng)藥同類型號(hào) SPB-608、HP-608使用溫度 25300 二、毛細(xì)管柱內(nèi)徑0.53mm 具有近似填充柱的負(fù)荷量，總柱效則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過填充柱。達(dá)到同樣的分離度時(shí)，0.53mm大口徑柱的分析時(shí)間顯著快于填充柱?？煞奖愕牟捎弥线M(jìn)樣或直接進(jìn)樣技術(shù)，適合于分析不太復(fù)雜的樣品，是填充柱理想的替代柱。0.32mm 柱效稍低于0.25mm常規(guī)柱，負(fù)荷量大于常規(guī)柱的60%，用特制注射針可做柱上進(jìn)樣。0.25mm 最常用的內(nèi)徑規(guī)格。有較高的柱效，負(fù)荷量較低，必須分流進(jìn)樣

20、或無分流進(jìn)樣。用于復(fù)雜多組份樣品分析。0.20mm 柱效高,負(fù)荷量低，流失較小，適合與質(zhì)譜等靈敏檢測(cè)器聯(lián)用。三、毛細(xì)管柱長(zhǎng)度512m 短柱：分離少于10個(gè)組份（不包含難分離物質(zhì)對(duì)）的簡(jiǎn)單樣品。2530m 中長(zhǎng)柱：分離1050個(gè)組份的樣品。50m 長(zhǎng)柱：分離大于50個(gè)組份或包含有難分離物質(zhì)對(duì)的復(fù)雜樣品。四、膜 厚0. 10. 2um 薄液膜 低負(fù)荷量，高溫下流失較小，適合于高沸點(diǎn)化合物的分析，適于配高靈敏檢測(cè)器。0.250.33um 標(biāo)準(zhǔn)液厚 一般商品柱的標(biāo)準(zhǔn)液膜。0.55.0um 厚液膜較高的樣品負(fù)荷量，在高溫下流失較大，適于分析低沸點(diǎn)樣品。毛細(xì)管柱應(yīng)用范圍及使用溫度 一 SPB-1型非極性柱

21、（鍵合，聚二甲基硅氧烷）對(duì)照品牌：HP-1，DB-1，BP-1，CP-SIL 5CB，UItra-1，007-1，RTx-1，AT-1類似固定相：SE-30，SP-2100，OV-1，OV-101使用溫度：-60-320應(yīng)用范圍：烷烴，芳烴，多環(huán)芳烴，醇，酚，酮，酯，醛，胺，鹵代烴，吡啶，糖衍生物，氨基酸衍生物，維生素衍生物，鎮(zhèn)痛藥，農(nóng)藥，溶劑，膽固醇，香料，咖啡，食品添加劑等二 SPB-5型弱極性柱（鍵合，5%苯基，95%甲基聚硅氧烷）對(duì)照品牌：HP-5，DB-5，BP-5，CP-SIL 8CB，UItra-2，007-2，RTx-5，AT-5類似固定相：SE-54，SE-52，OV-73使用溫度：-60-320應(yīng)用范圍：烷基苯，多環(huán)芳烴，醇，酚，酮，脂肪酸酯，苯二甲酸酯，硝基芳烴，芳胺，烷基胺，聯(lián)苯胺，鹵代烴，多氯聯(lián)苯，糖類衍生物，維生素衍生物，有機(jī)酸，鎮(zhèn)痛藥，農(nóng)藥，抗組胺藥，溶劑，生物堿，防腐劑，香料等三 SUPELCOWAX 10型極性柱（鍵合，聚乙二醇二萬）對(duì)照品牌：HP-Wax，DB- Wax，BP-20，CP- Wax 52CB，HP-INNO Wax，AT- Wax類似固定相：PEG-20M，CARBOWAX-20M使用溫度：35-280應(yīng)用范圍：低沸點(diǎn)芳烴，醇，酮，酯，醛，醚，乙二醇，丙二醇，甘油，吡啶，胺，亞硝胺，鹵代烴，膽汁酸衍生物，冰片，薄荷，精油，