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毛細(xì)管柱知識(shí)總匯
選擇毛細(xì)管柱的幾個(gè)指標(biāo)
本部分介紹了毛細(xì)管柱的固定液、內(nèi)徑、柱長度和膜厚的內(nèi)容。
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?nbsp;
同類型號(hào) DB(HP) -1、AC1、SPB-1、CPSIL5、DM-1、RT-1
使用溫度 50—300℃
固定相: AT OV-101
組成 100%甲基聚硅氧烷（膠體）
極性 非極性
應(yīng)用 氨基酸、基油
同類型號(hào) HP-101、AC1 、SP-2100
使用溫度 0—350℃
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、?nbsp;
同類型號(hào) DB(HP)-5、AC5、SPB-5、DM-5、CPSiL8、Rtx-5
使用溫度 50—350℃
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 0—280℃
固定相: 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 0—280℃
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 0—250℃
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 50—250℃
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、DB-Wax、AC20
使用溫度 50—200℃
固定相: AT 農(nóng)殘Ⅰ號(hào)AT 農(nóng)殘Ⅱ號(hào)
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 25—300℃
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 zui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)譜等靈敏檢測器聯(lián)用。
三、毛細(xì)管柱長度
5—12m 短柱：分離少于10個(gè)組份（不包含難分離物質(zhì)對(duì)）的簡單樣品。
25—30m 中長柱：分離10—50個(gè)組份的樣品。
50m 長柱：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. 1—0. 2μm 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，適于配高靈敏檢測器。
0.25—0.33μm 標(biāo)準(zhǔn)液厚：一般商品柱的標(biāo)準(zhǔn)液膜。
0.5—5.0μm 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。
氣相色譜柱固定相簡介
毛細(xì)管色譜柱zui常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇，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)。
1、聚硅氧烷
聚硅氧烷由于其用途廣泛、性能穩(wěn)定性，是目前zui常用的固定相。標(biāo)準(zhǔn)的聚硅氧烷是由許多單個(gè)的硅氧烷鏈接而成。每個(gè)硅原子與兩個(gè)功能集團(tuán)相連，zui常見的功能集團(tuán)為甲基和苯基，此外還有氰丙基和三氟丙基。這些功能集團(tuán)的類型和數(shù)量決定了色譜柱固定相的性質(zhì)。zui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-17等。
2、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分析分離堿性化合物(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。
3、氣-固固定相
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。它們常用來分離各種氣體及低沸點(diǎn)溶劑。zui為常用的PLOT柱固定相有苯乙烯衍生物、氧化鋁和分子篩等。相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP PLOT Al2O3“S"、HP PLOT Al2O3“KCl"、GS-Al2O3、CP-Al2O3/KCl、HP PLOT Q、HP PLOT U等。
4、鍵合和交聯(lián)固定相
為了改善柱子的性能，常采用鍵合和交聯(lián)的方式。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。
常見色譜柱固定相的使用溫度
1、聚二甲基硅酮類固定相： OV-1 , SE-30 (彈性體，OV-101 , SF96 , DC2000流體)，使用溫度上限為300C,但把溫度上限改為280℃，可使柱子壽命顯著延長。一般來說，彈性體類固定液比流體類更穩(wěn)定些，SF96 , DC200因含有較高水平的殘留催化劑和不純物，不宜作GC/MS分析。
2、聚苯基乙基硅酮：SE-52（彈性體，5％苯基），SE-54（彈性體，5％苯基，1％乙烯基），DC10（液體，35％苯基），OV-17(液體，50％苯基)實(shí)際上限250℃。SE-52、SE-54在280時(shí)穩(wěn)定性很好，常用于GC/MS分析，并能容納超負(fù)荷的大進(jìn)樣量。苯基含量增加、穩(wěn)定性要差點(diǎn)。
3、聚氰丙基硅酮是極性強(qiáng)的硅酮固定液：OV225（液體，25％氰丙基，25％苯基），Silav10c、SP2340（液體，75％氰丙基），實(shí)際溫度上限是250℃。
4、聚乙二醇型（Carbowax or PEG）固定液是乙烯氧化物聚合體的混合物，其名稱反映了他們分子量變化范圍的平均值。Carbowax 20000（臘狀固體），F(xiàn)FAP（兩終端都是對(duì)苯二甲酸的Carbowax 20000），實(shí)際溫度上限是220℃。
毛細(xì)管柱的安裝及其維護(hù)
1. 毛細(xì)管柱的安裝
當(dāng)選擇好合適的毛細(xì)管柱之后，就應(yīng)該進(jìn)行正確地安裝工作。先將毛細(xì)管柱的兩端截取一段（如果是已經(jīng)使用過的柱子，安裝之前一定要分清楚哪個(gè)是與進(jìn)樣口相連，哪個(gè)是與檢測器相連），然后安裝，注意螺帽不用擰的太緊。
安裝柱子應(yīng)該在進(jìn)樣口部件都安裝好之后。當(dāng)柱子的一段與進(jìn)樣口接好后，應(yīng)該通載氣，將接檢測器的一端放置在丙酮溶液中，觀察是否有氣泡，用以判斷毛細(xì)管柱是否被堵。
2. 柱子的老化。
毛細(xì)管柱特別是新的柱子，使用之前的老化是很重要的，老化的目的就是使涂層固定相中的低沸點(diǎn)物質(zhì)揮發(fā)干凈，使得固定液分配的比較均勻。老化時(shí)，毛細(xì)管柱的一端接進(jìn)樣口，另一端不接檢測器，放置于柱箱內(nèi)。老化的zui高溫度應(yīng)該低于柱子zui高使用溫度的20～30℃，老化時(shí)應(yīng)該采用程序升溫，升溫的速率盡量小，然后在zui高溫度保持4小時(shí)左右。*次老化結(jié)束后，將連接檢測器的一端的毛細(xì)管柱截取一段，安裝后查看基線是否正常，若不正常還需要繼續(xù)老化。
3. 毛細(xì)管柱的維護(hù)
毛細(xì)管柱在平時(shí)不使用的時(shí)候，因該妥善保管，柱子的兩端都應(yīng)該封好（可用廢舊的進(jìn)樣墊），主要是防止固定液被氧化和雜物進(jìn)入。放置時(shí)也應(yīng)該留意柱子的那一端是連接檢測器，哪一端是連接進(jìn)樣口。
不同毛細(xì)管柱壓力的設(shè)置
壓力單位（psi）
15m 25m 30m 50m 100m
0.20mm 10-15 20-30 18-30 40-60 80-120
0.25mm 8-12 13-22 15-25 28-45 55-90
0.32mm 5-10 8-15 10-20 16-30 32-60
0.53mm 1-2 2-3 2-4 4-8 6-14
氣相色譜分析中柱長、柱內(nèi)徑、柱溫、載氣流速、固定相、進(jìn)樣等操作條件對(duì)分離的影響
１、柱長，柱內(nèi)徑：一般講，柱管增長，可改善分離能力，短則組分餾出的快些；柱內(nèi)徑小分離效果好，柱內(nèi)徑大處理量大，但柱內(nèi)徑過大，將導(dǎo)致?lián)w不能均勻地分布在色譜柱中。分析用柱管一般內(nèi)徑為３－６毫米，柱長為１－４米。 ２、柱溫：是一個(gè)重要的操作變數(shù)，直接影響分離效能和分析速度。選擇柱溫的根據(jù)是混合物的沸點(diǎn)范圍，固定液的配比和鑒定器的靈敏度。提高柱溫可縮短分析時(shí)間；降低柱溫可使色譜柱選擇性增大，有利于組分的分離和色譜柱穩(wěn)定性提高，柱壽命延長。一般采用等于或高于數(shù)十度于樣品的平均沸點(diǎn)的柱溫為較合適，對(duì)易揮發(fā)樣用低柱溫，不易揮發(fā)的樣品采用高柱溫。 ３、載氣流速：載氣流速是決定色譜分離的重要原因之一。一般講流速高色譜峰狹，反之則寬些，但流速過高或過低對(duì)分離都有不利的影響。流速要求要平穩(wěn)，常用的流速范圍每分鐘在１０－１００亳升之間。 ４、固定相：固定相是由固體吸附劑或涂有固定液的擔(dān)體構(gòu)成。 （１）固體吸附劑或擔(dān)體粗細(xì)：一般采用４０－６０目、６０－８０目、８０－１００目。當(dāng)用同等長度的柱子，顆粒細(xì)的分離效率就要比粗的好些。 （２）固定液含量：固定液含量對(duì)分離效率的影響很大，它與擔(dān)體的重量比一般用１５％－２５％。比例過大有損于分離，比例過小會(huì)使色譜峰拖尾。 ５、進(jìn)樣：一般講進(jìn)樣快，進(jìn)樣量小，進(jìn)樣溫度高其分離效果好。對(duì)進(jìn)液體樣，速度要快，汽化溫度要高于樣品中高沸點(diǎn)組分的沸點(diǎn)值，一次汽化，保證色譜峰形不致展寬、使柱效高。當(dāng)進(jìn)樣量在一定限度時(shí)，色譜峰的半峰寬是不變的。若進(jìn)樣量過多就會(huì)造成色譜柱超載。一般講柱長增加四倍，樣品的許可量增加一倍。對(duì)于常規(guī)分析，液體進(jìn)樣量為１－２０微升；氣體進(jìn)樣量為０、１－５毫升。