气相色谱的使用经验和色谱柱的选择

如何能选择到理想的如何能选择到理想的色谱柱色谱柱 如何知道应该选用什么色谱柱如何知道应该选用什么色谱柱 一些分析工作只能选定一种特定的色谱柱而不能自由的选择色谱柱 有的分析方法虽然可以选用相同的色谱柱也可以工 作 但是对这些样品却并非 是最佳的选择 所使用柱子选择是否正确 所选择的柱子是否是经过性能调查 取得最佳结果 所使用的柱子是否是色谱仪方法调试时刚巧装上以后便直接 使用 色谱柱的选择对分析方法是否成功是一个很苛刻的问题 Restek 有 900 多种不同的毛细管柱 如果不知道如何准确的选择色谱柱 其结果将会影响 分析结果 我们介绍的的色谱柱 材料 参数 诸如固定相极性 内径 膜厚和柱长等将有助于分析时选择合适的色谱柱 另外也可以帮助 你审定一下你已经 采用的色谱柱是否是最佳选择 可以从中选择最恰当的色谱柱以帮助提高分辨率 分析速度以及定量的结 果 色谱柱材料 石英柱管及 MXT 柱管 石英和 MXT 不锈钢两种柱管材料都具有钝化和柔性的优越性 在很多的应用场合都使用这两种材料 由 于 MXT 柱管 材料的优越性 现在很多毛细管 GC 都越来越多的使用这种材料 MXT 柱管材料抗磨损 耐刮擦 当 GC 在任何温度下工作 时 产生自然断裂的机会很少 它可以卷成很小的螺旋直径以适应类 似手提便携式色谱使用 在操作条件 恶劣情况下 不锈 钢 MXT 柱是最佳选择 另外 MXT 柱管在高温色谱中耐温可达 430 取决于固定相的耐温情况 当 对折断的问题考虑 较少 而且希望能观察鉴别柱内不挥发物质的污染时最好选择石英玻璃柱 石英玻璃柱适合于使用紧压式 接头方式安装保护 柱 也可以 做成一体柱 固定相选择固定相选择 选择一个新色谱柱的时候 首要是要考虑的是固定相 在分析物质和固定相功能团之间有不同的相互作用关系 这种相互作用对分析的影响比任何其 他因素都重要 因此应该尽量的多了解色谱柱和要分析的样品 固定液的选择应遵循 相似相溶 的基本原理 在分析非极性的样品时 非极性固定液是首选 这时 固定液与被分离组分间主要靠色散力起作用 固定液的次甲基越多 色散力越强 各组分基本上按沸点顺序彼此分离 沸点低的先流出 如果被分离 的组分是极性和非极性的混合物 则同沸点的极性物质先流出 对于极性物质的分离 首选为极性固定液 这类固定液分子中含有极性基团 组分与固定 液之间的作用力主要是静电力 诱导力和色散力则占次要地位 各组分的流出顺序按极性排列 极性小的先流出 极性 大的后流出 如果样品是极性和非 极性的混合物 则非极性物质先流出 固定液的极性越强 非极性物质流出越快 而极性物质的保留时间就越长 对于能分离形成氢键的样品 如水 醇 胺 物质 一般可以选择氢键型固定液 此时组分与固定液之间的作用力主要为氢键作用力 样品组分主要按形成氢键能力的大小顺序分离 色谱柱使用不同的功能团或者增加功能团物质的百分比可以得到不同的选 择性 非极性的 Rtx 1 固定相对非极性组分的选择性保留值要比极性的组分 如 乙醇 的保留值强 当非极性的甲基单元 被极性的功能团 如 苯基 氰丙基 所替代后 色谱柱对稍有极性的组分也会出现选择性保留 由于很少有甲基与非极 性组分 相互作用 非极性 组分的保留值就减少 Rtx 200 固定相含有三氟丙基 在分析含有孤电子对的分析物 如硝基和羟基 时 具有高的选择性 聚 乙二 醇柱 如 StabilWax 和 Rtx MXT WAX 柱 是极性的 对于醇类的极性物质有较高的选择性 表 I 所列的是表 II 中固定相的 Kovat 保留指数 保留指数是用 数学方式推导出来用以表示两个烃类样品之 间的洗脱关系 例如 苯的保留指数为 650 它应该在 C6 RI 600 和 C7 RT 700 之间 柱内径的影响柱内径的影响 选择柱内径时必须考虑样品浓度和仪器情况 如果样品的浓度超过柱容量将会导致丧失分辨率 重复性下 降以及峰形发生扭 曲 细口径柱的容量就 小 内径为 0 10mm 时容量只有 10ng 而大口径 柱 0 53mm 则可 以达到 2000ng 同样 大口径柱 0 53mm 可以用于大流量 例如用于捕集器或提纯系统 而质谱检测 器由于对流速有限制则适合于使用细口径的柱子 膜厚的影响膜厚的影响 色谱柱的液膜厚度直接影响到各个组分的保留值和馏出温度 膜厚度大时由于固定相上的保留时间长 组分保留值也增加 相反 柱的膜厚减少则会 降低保留值 因此特别容易挥发的组分应该在膜层较厚的色谱柱上分析以增加其 在色谱柱上的保留时间来达到分离的目的 而高分子量的组分 例如三甘 油脂 就必须在膜层较薄的色谱柱上分析 这样可以缩短分析时间 在分析高分子量时要求程序升温 这样柱子的流失也较少 膜厚直接影响到相比值 在改变内径时这是非常重要的 如果内径增加 膜厚 df 必须增加以保持其分辨 和保留值 长度的影响长度的影响 柱效是以每米塔板数来计量的 柱子越长 塔板数就越高 但是增加柱长会增加分析时间和色谱柱的成本 因为在分辨率的 公式中 见下 分辨率与柱长 的平方根成正比 柱长增加一倍 分辨率不过只增加 40 而已 在恒温的情 况下 柱长增加一 倍 分析时间也增加一倍 分辨率公式 长度对分辨和分析速度的影响 式中 L 柱长 h HETP 塔板高度 k 容积因子 选择性 程序升温分析程序升温分析 在进行程序升温分析时温度对保留时间的影响超过柱长的影响 和恒温分析一样 分辨率的增加取决于分析时间的增加量 色谱柱流失和系统的污染是 GC 分析时基线漂移的原因 在 GC 程序升温时总会产生基线漂移 这里基线漂移常常指基线本底加大的上飘 基线漂移的原因有多种 固定相从分析柱上 的流失 进样器或检测器系 统的污染 以及流量的变化都会引起基线漂移 基线漂移的大小常常取决于检 测器系统的灵敏度 检测器越灵敏 即使是很小的流失和污染也会引起很大 的漂移 减少基线漂移可以改善色谱的定量 定性 分析结果 如何减少进样器对基线漂移的影响如何减少进样器对基线漂移的影响 进样器的污染是引起基线不稳定的一个主要原因 样品中的高分子量和不挥发物的残余量会慢慢地通过分析柱 在程序升温时就会影响基线 很难确 认究竟是色谱柱流失还是检测器的污染导致基线的漂移 为了确定造成基线漂移 的原因 可以将色 谱柱从 GC 中拆除 代之以短接管 就可以排除法分析基 线形成漂移的原因 如果主要是进样器造成的基 线变化就应该进行修 理 通常是更换隔垫 衬管和密封件 修理以后 仍然短接进样器和检测器 进一个空白 样品来确认进样 器是否是清洗干净 了 如何减少检测器的影响如何减少检测器的影响 检测器所形成的基线漂移主要是由于污染或者气体纯度不够 正确地维护检测器 包括周期性的进行清洗 可以最大限度地防 止基线漂移 补充气和燃 烧气也会影响基线漂移 如何减少柱流失的影响如何减少柱流失的影响 如果注样器和检测器对基线的影响已经消除但基线仍然漂移 那么多半是由于柱流失所引起 柱流失的大 小取决于色谱柱最终的温度 终温越高流失越 大 为了尽量减少柱流失对基线的影响 在安装新色谱柱时应该对色谱柱进行 老化处理 一般地 说 制造厂对出厂的新色谱柱都已经进行了预先的老化处 理 除非是检测器的灵敏度极高 一般是不用再进行老化处理 注 意 如果载气中含有痕量氧 或者载气的管线漏泄 高温老化会破坏色谱柱 这些氧化物会使 固定相因氧化而导致流失 为了说明这一点我们向 Rtx 5 毛细管柱 在 360 C 情况下注入 室内空气 在与氧接触后如果连续的用纯净的气体加以老化 基线应该 回到原来的水平 如果载气因含有痕量的氧化物而不纯 或者气路的泄漏使氧化物进入色谱柱则基线便不可能恢复到原来水 平 因此 所有的 载 气气路都必须使用高质量的清脱氧装置和除湿器 在老化色谱柱时要用 Restek 生产的电子检漏仪检漏 样品污染会导致基线高漂样品污染会导致基线高漂 在高分子量样品在程序升温时会引起基线的漂移 在高温下烘烤时间过长也会导致固定相氧化 为了解决 这个矛盾 可以采用溶剂漂洗的办法来除去 高分子量的污染物质 这样就无需高温老化 小结小结 为了在色谱的定性和定量分析中得到精确的结果 控制基线的漂移是一个重要的因素 当然 并非只有分析柱才影响基线漂 移 进样器和检测器也是引起基 线漂移的环节 老化处理可以减少柱流失 但是 还需要限制痕量的氧化 物或者管路的漏泄 使用溶剂清洗的办法可以减少甚至限制分析柱受到的样品污 染 另外为了达到精确分析的目的也需要经常 地对进样器和检测 器进行维护 Phenomenex ZebronTM 名称柱子极性色谱柱固定相应用其他厂商名称 ZB 1非极性100 二甲基聚硅氧烷 胺类 滥用药 乙醇 气体 惰性 香油精 甲基特丁基醚 天然气香料 氧化物和 GRO 天然气香料 杀虫剂 多氯联苯物 模拟蒸馏 溶剂混杂物 轻挥发物 含硫化合物 轻 烃类 DB 1 HP 1 HP PONA OV 1 SE 30 OV 101 BP 1 SBP 1 ZB 1MS非极性100 二甲基聚硅氧烷胺类 酸类 聚氟联苯物 EPA 方法 1688 香精 柴油 杀虫剂 DB 1ms HP 1ms ZB 5非极性 5 苯基和 95 二甲基 聚硅氧烷 生物碱 脂肪酸甲酯 酚类 溶剂残渣 香油精 轻挥发物 麻醉药 卤烃类 杀虫剂 除草剂 多氯联苯物 氯化三联苯 溶剂杂质 二氧 杂 芑类 DB 5 HP 5 HP 5ms HP 5 Trance Analysis SE 54 OV 73 BP 5 SPB 5 ZB 5MS非极性 5 苯基 亚芳基和 95 二甲基聚硅氧烷 碱类 FAMEs 苯酚 残留溶剂 精油 香精 半挥发类物质 药物 碳氢化 合物盐类 杀虫剂 除草剂 多氯化联二苯 氯化二苯类 溶剂杂质 EPA 方法 DB 5ms DB 5 625 ZB 35中极性 35 苯基和 65 二甲 基聚硅氧烷 氧化三联苯 胺类 杀虫剂 药物 轻挥发物 欧洲药典方法 508 608 8081 8141 8151 DB 35 HP 35 DB 35ms OV 11 RTX 35 SPB 35 ZB 50中极性 50 苯基和 50 二甲 基聚硅氧烷 抗抑郁药 麻醉药 尤其是碱性 乙二醇 杀虫剂 除草剂 甾类化合物 欧洲药典方法 508 608 8081 8141 8151 DB 17 HP 50 DB 17ms OV 17 SP2250 SPB 50 ZB 624弱极性 6 氰丙基苯基和 94 二甲基聚硅氧烷 挥发性有机物 VOCs 残留溶剂 EPA 方法 524 624 8260 DB 624 HP VOCDB 1301 DB VRX HP 1301 DB 1301 RTX 1301 ZB FFAP极性 聚乙二醇改性的硝基 对苯二酸 丙烯酸酯 醛类 酮类 有机酸 醇类 游离脂肪酸 挥发性游离酸 酚类 DB FFAP HP FFAP OV 351 SP 1000 BP 21 ZB 1701中极性 14 氰丙基苯基和 86 二甲基聚硅氧烷 杀虫剂 除草剂 醇类 酚类 镇静剂 多氯联苯物 芳香烃 多环芳烃 甾 类化合物 DB 1701 OV 1701 BP 10 SPB 1701 ZB 1701P中极性 14 氰丙基苯基和 86 二甲基聚硅氧烷 有机氯杀虫剂 有机磷杀虫剂 含氮杀虫剂 氯化二苯类 胺类 DB 1701P ZB WAX极性聚乙二醇 PEG 游离酸 醛类 精油 乙二醇 溶剂 二甲苯 醇类 芳香族 香