《毛细管气相色谱法》PPT课件.ppt

毛细管气相色谱法 capillarygasChromatography 概述毛细管气相色谱与填充柱色谱的比较毛细管气相色谱柱的评价 一 概述 一 发展历史1957年高雷 Golay 发表 涂壁毛细管气液分配色谱理论和实践 论文 首先提出毛细管速率方程 并第一次实现了毛细管气相色谱分离 1958年戈雷在阿姆斯特丹的国际气相色谱会议上发表了著名的高雷方程 阐述了各种参数对柱性能的影响 1979年弹性石英毛细管开始应用 将毛细管气相色谱推上高潮 八十年代将固定液固定化 它大大提高了色谱柱的稳定性 延长了柱寿命 并使液膜进一步增厚 提高了色谱性能 如可在高温下使用 1983年惠普公司推出大孔径毛细管柱 可直接代替填充柱20世纪90年代Alltech公司推出 集束毛细管柱 919只内径为40um的毛细管柱20世纪90年代后期耐高温色谱柱 手性色谱柱 二 毛细管气相色谱柱的类型 高雷 开管柱 opentubularcolumn 习惯称毛细管柱 Capillarycolumn 1 填充型毛细管柱 1 填充毛细管柱 近年很少使用 2 微填充柱 目前应用不多 PackedCapillary 2 开管型毛细管柱 a 壁涂毛细管柱 简称WCOT柱 目前多数为该种类型 b 多孔层毛细管柱 Porous LayerOpenTubularColumn 简称PLOT柱 这一类使用最多的是 载体涂层毛细管柱 SupportCoatedOpenTubularColumn 简称SCOT柱 1 常规毛细管柱 内径为0 1 0 3mm 一般为0 25mm左右 2 小内径毛细管柱 MicroboreColumn 内径是小于100 m的弹性石英毛细管柱 多用来进行快速分析 3 大内径毛细管柱 MegaoboreColumn 内径为320 m和530 m 为了用这种色谱柱代替填充柱 常做成厚液膜柱 如液膜厚度为5 8 m 4 集束毛细管柱 multicapillarycolumn 容量高 分析速度快 适用于工业分析 四 毛细管色谱柱的特点 渗透性好 一般毛细管的比渗透率约为填充柱的100倍 在同样的柱前压下 可使用更长的毛细管柱 如100米以上 而载气的线速可保持不变 这就是毛细管柱高柱效的主要原因 相比 大 相比大 传质快 有利于提高柱效 k 值小实现有利于快速分析 毛细管柱的液膜厚度小 柱效高 加上柱渗透性大 可采用较高线流速缩短分析时间 总柱效高从单位柱长的柱效看 毛细管柱和填充柱处于同一数量级 但毛细管柱的长度比填充柱可长1 2个数量级 因此其总柱效远高于填充柱 这样就大大提高分离复杂混合物的能力 总之 毛细管柱渗透性大 可采用长柱子和高载气流速缩分析技术 使其保持高柱效和快速分离 柱容量小毛细管柱允许的进样量小 这样对进样和检测技术要求更高 进样量取决于柱内固定液含量 由于毛细管柱涂渍的固定液仅几十mg 液膜厚度为0 35 1 5 m 柱容量小 一般进样量为10 3 10 5 L 故需要采用分流进样技术 二 毛细管气相色谱与填充柱的比较 一 比渗透率 B0 L 柱长 柱温下载气的粘度 U 平均载气线流速 P 柱出口和进口压力降j 压力校正因子填充柱 B0 dp2 1012毛细管柱 B0 r2 8 B0 L u pj 2 4m填充柱的柱压降是2 5 106Pa 在同样的柱压降下 可使用0 27mm内径WCOT柱192m 0 5mm内径SCOT柱250m 二 填充柱和毛细管柱性能的比较 毛细管柱与填充柱分离一些硝基化合物的比较 a 填充柱1 5m 涂QF 1 恒温 b 毛细管柱 21m 涂OV 101 三 毛细管气相色谱仪与填充柱气相色谱仪比较 分流进样作用 毛细管柱的载气体积流量比填充柱低得多 将样品从气化室冲洗到色谱柱需要较长的时间 导致进样器内色谱区带严重扩张 此外 柱容量小 采用常规的进样方式 无法控制这样小的进样量 尾吹气路作用 由于毛细管柱的载气体积流量很小 进入检测器后发生突然减速 引起色谱峰扩张 为了减少谱带扩展 同时也是调节氢火焰检测器灵敏度 使氢氮比达到1左右 必须在色谱柱出口增加辅助尾吹气 1 气源和流量控制系统 压力 流量调节系统 对高压气体减压 稳定流量和压力 使色谱系统具有优异精度和重现性 现代高档气相色谱仪均采用高精度的电子压力控制 Electromicpneumaticcontrol EPC 或电子流量控制 EFC 技术 使得系统的稳定性和重现性达到新的高度 电子压力控制 EPC 采用电子压力传感器和电子流量控制器 通过计算机来实现压力和流量的自动控制 载气控制方式的选择 填充柱分析采用恒流方式毛细柱分析采用恒压方式 恒线速度方式 返回 电子压力控制系统示意图 2 进样系统 一般采用分流 不分流进样器 进样技术 Achillesheel 毛细管柱的柱容量很小 要使柱子不超载 进入柱中的样品量不应超过0 01 0 001 L 填充柱的进样系统 毛细管分流 不分流进样系统 分流进样 使样品瞬间气化并与载气混合 使小部分样品进入色谱柱 大部分放空 一般仪器是在气化室的出口将载气分成两路 绝大部分载气放空 而极小部分载气流入色谱柱 当进样时把分流阀关闭 但注射隔膜吹洗气 2mL min 一直保持 经过一段时间 30 90s 大部分溶剂和溶质蒸气进入色谱柱 电磁阀打开 气化室中剩余的溶剂和溶质通过分流阀吹走 不分流进样 优点 大部分样品入柱 避免分离歧视 尽可能消除溶剂脱尾 3 色谱柱系统4 检测系统5 记录系统 响应速度要快 响应快的记录仪 如时间常数 50ms 要求采用高灵敏度的检测器 如FID 小池体积的TCD HP单丝微型TCD的检测池仅有3 5 l 等 在使用毛细管柱时必须用补充气 三 毛细管色谱柱性能评价 一 评价色谱柱的指标和测试物评定三项重要指标 柱效 表面惰性和热稳定性 一般评价色谱柱的方法是在一定的色谱条件下分离一组测试混合物考核色谱柱的各种性能 测试混合物包含 烷烃 芳烃 醇 二元醇 醛 酮 酚 胺 酯和游离酸 普遍实用的是所谓Grob试剂 Grob试剂的组成和浓度 图用Grob试剂测试SE 52柱 5 苯基 95 聚二甲基硅氧烷 的色谱图Diol 2 3 丁二醇 C10 正癸烷 C8 OH 正辛醇 C11 正11烷 C9 OH 正壬醇 DMP 2 6 二甲基苯酚 DMA 2