气相色谱仪色谱柱

1、 1 气相色谱仪色谱柱简述一一气相色谱仪色谱柱类型二二毛细管柱三三填充柱四四 目录页 色谱柱使用注意事项五五 2 气相色谱仪色谱柱简述 气相色谱仪分离系统主要由色谱柱组成，是气相色谱仪的心脏，它的功能是使试样在柱内运行的同时得到分离。 色谱柱基本有两类：填充柱和毛细管柱。填充柱是将固定相填充在金属或玻璃管中(常用内径4 mm)。毛细管柱是用熔融二氧化硅拉制的空心管，也叫弹性石英毛细管。 色谱柱中装有固定相。色谱分离的核心是色谱柱,而色谱柱的灵魂是固定相。要建立一个气相色谱方法,首要的就是选择好一个合适的固定相,因此从色谱问世以来,寻找优良的固定相也一直是经久不衰的研究课题。 3 气相色谱仪色谱

2、柱工作原理样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的差异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力（对气固色谱仪是吸附力不同，对气液分配色谱仪是溶解度不同）。当载气带着样品连续地通过色谱柱时，亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢，因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大。亲合力小的则移动快。 色谱分离机理色谱分离机理 4 毛细管柱毛细管气相色谱法使用的是毛细管色谱柱，为气液色谱，材质为石英玻璃，长度在几十米甚至上百米，分离效果更好，柱效更高，但因内径过小（0.2-0.5mm），故柱容量也很小，且因材质因素，易折断损坏。因柱长较长，分析时间通常也比较长。 5 毛细管柱1、毛细管色谱柱最常用固定相（聚硅氧

3、烷和聚乙二醇）a、聚硅氧烷：聚硅氧烷由于其用途广泛、性能稳定性，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，相应的柱子牌号有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。若有其他取代基取代甲基时，该取代基的数量一般由一个百分数来表示。例如：5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷表示其包含有5%的苯基集团和95%的甲基集团（“二”是表示每个硅原子包含有两个特定集团）。相应的柱子牌号有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。如果甲基的百分数没有表征，则表示它们的含量是100%(如50%苯基-甲基聚硅氧烷表示甲基的含量为50%)。相应的柱子牌号有：HP-50+、BPX-200、DB

4、-17等。 6 毛细管柱1、毛细管色谱柱最常用固定相（聚硅氧烷和聚乙二醇）b、聚乙二醇聚乙二醇是另外一类广泛应用的固定相。有些我们称之为“WAX”或“FFAP”。聚乙二醇的稳定性、使用温度范围都比聚硅氧烷要差一些。聚乙二醇固定相色谱柱的寿命较短，而且容易受温度和环境(有氧环境等)的影响。但由于它的极性比较强，对极性物质有特殊的分离效能，所以仍是我们常用的固定相之一。为了提高分离效能，还有用pH阳离子改性聚乙二醇固定相。FFAP柱就是一类用对苯二甲酸改性的聚乙二醇作为固定相的(DB-FFAP)。这种色谱柱常用于分析分离酸性化合物。另外，我们也用碱性化合物对聚乙二醇固定相改性用来分析分离碱性化合物

5、(CAM)。相应的柱子牌号有：HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10，HP-INNOWax、DB-WAXetr、Carbowax-20M，HP-FFAP、DB FFAP、OV-351等。 7 毛细管柱2 2、毛细管柱的制备方法、毛细管柱的制备方法:a、涂壁开管柱（WCOT柱）：将固定液直接涂敷在毛细管壁上。柱制作相对简单，但柱制备的重现性差，寿命短。b、多孔层开管柱（PLOT柱）：在毛细管壁上涂敷一层多孔性吸附剂固体微粒，不再涂固定液。适用于永久性气体和低沸点有机物。c、载体涂渍开管柱（SCOT柱）：将非常细的载体微粒粘接在毛细管壁上，再涂上固定液。柱容量高。d、化学键合开管柱：固

6、定液分子中的功能基团和毛细管壁通过化学反应，形成一个稳定的液膜，将固定液键合在毛细管壁上，提高了柱效和柱寿命。e、交联开管柱：固定液分子之间通过化学反应，交联生成一个网状的大分子覆盖在毛细管壁上，形成一个不可抽取的液膜，将固定液交联在毛细管壁上。柱耐高温，柱效高，柱寿命长，抗溶剂抽提。 8 毛细管柱3 3、毛细管色谱柱的老化方法、毛细管色谱柱的老化方法a、色谱柱在安装前请确认使用的载气为高纯载气（99.999%）。 建议使用钢瓶气，加载脱氧管。 b、请确保气路系统的密封性良好，尽可能防止空气中的氧气渗透进入系统，以延长色谱柱的使用寿命。 c、色谱柱在安装时，在载气已经打开的情况下，请先安装进样

7、口一端，然后检查确认色谱柱有气体通过；老化升温前，在室温下吹扫色谱柱10-20分钟。 d、对毛细管柱进行老化：一般来说，使柱温箱温度由室温程序升温，终点温度为待测样品操作条件温度以上20，或该柱的最高使用温度以下20。达终点温度后恒温3-4小时或更长。 9 填充柱填充柱气相色谱法使用的是填充色谱柱，既有气液色谱柱也有气固色谱柱，常见管材为不锈钢、玻璃、聚四氟、铜、铝等，除玻璃材质外，其他种类的不易损坏，目前常用不休钢材质做填充柱。填充柱分离能力较差，柱效较低，但柱容量大，柱较短，因此分析时间较快在实际分析工作中的应用非常普遍。据资料统计，日常色谱分析工作大约有80%是采用填充柱完成的。填充柱在

8、分离效能和分析速度方面比毛细管柱差，但填充柱的制备方法比较简单，定量分析的准确度较高，特别是在某些分析领域（例如气体分析、痕量水分析）具有独特用途。 10 填充柱1、气固色谱填充柱气固色谱填充柱常采用固体物质作固定相。这些固体固定相包括具有吸附活性的无机吸附剂、高分子多孔微球和表面被化学键合的固体物质等。2、气液色谱填充柱气液色谱填充柱中所用的填料是液体固定相。它是由惰性的固体支持物和其表面上涂渍的高沸点有机物液膜所构成。通常把惰性的固体支持物称为“载体”，把涂渍的高沸点有机物称为“固定液”。 11 填充柱3、填充柱的选择；a、填充色谱柱的尺寸选择内径：2长度2M是最常用的尺寸，一般用于分离1

9、0个组份以下的样品。1M长度的次之，一般用于分离4个组份的样品。在特殊用途上有采用3M或4M的，但超过4M的很少应用。内径：3的填充柱应用越来越少，只有在应用玻璃柱时使用这种内径。b、填充色谱柱管的材料选择绝大部分的应用场合都使用不锈钢管材料，对于有反应性易分解或具有腐蚀性的样品可使用玻璃或聚四氟乙烯管材料。 12 填充柱4、填充柱的制备4.1、 填充柱的试漏和清洗由于加工、存放、运输等过程可能使未填充的色谱柱沾污或损坏,所以,空的填充柱在使用之前一定要进行试漏和清洗。试漏的方法是:将柱管全部浸入水中,并将出口堵死,进口通以载气,使载气压力稍高于正常操作压力,填充柱应没有气泡冒出,否则,说明该

10、填充柱漏气,不能使用。玻璃柱用洗液浸泡,洗涤两次,然后用自来水洗冲到中性,再用蒸馏水、丙酮冲洗。洁净的柱管内壁应不挂水珠,烘干后备用。不锈钢柱先用10%盐酸浸泡抽洗至抽洗液无金属或其他悬浮物,用自来水冲洗至中性,再用10%热碱液抽洗45次,以除去柱管内壁油腻性污物,用自来水冲洗至中性,最后用蒸馏水、丙酮冲洗,烘干备用。 13 填充柱4、填充柱的制备4.2、 固定液的涂渍涂渍固定液的基本要求就是获得薄而均匀的液膜。涂渍固定液时,固定液要充分溶解在溶剂中,不要有/假溶0现象(即粗看上去溶剂中没有固定液的凝块了,而实际上由于固定液在溶剂中溶涨后透明,不细看就不容易发现有未溶解的固定液块存在)。对于S

11、E-30等硅酮类固定液,一般需要更长的溶解时间(通常是1648h),才能使固定液全部溶解在溶剂中。常用的固定液涂渍量是0.12.5%,若是10%甚至更高的涂渍浓度时,为使涂渍均匀,可将固定液分23次进行涂渍。 14 填充柱4、填充柱的制备4.3 、装柱根据不同的柱管形状可以选择不同的装柱方式。对于螺旋形色谱柱,可以用真空泵抽气的方法装填。装柱时先将柱的一头用玻璃棉和纱布轻轻堵住,接上玻璃过滤球(或安全瓶)和真空泵,柱的另一头用塑料漏斗及过渡接头接上,填料从漏斗加进柱内(见图2)。开动真空泵,填料即通过漏斗不断地被抽进柱中,同时不断敲振柱的各部位,使填料在柱内尽量填充均匀。填充好以后,用预备好的

12、玻璃棉塞住柱的另一端,但不要太用力,以防压碎柱头里的载体。若载体的机械强度较差,则装柱时只能轻敲和震动;若装柱的填料比较粘,则需用力振动。装柱时要注意不要让填料通过玻璃棉和纱布进入玻璃过滤球内。 15 填充柱5 、老化 刚填充好的色谱柱是不能马上进行样品分析的,而要经过老化处理。老化的目的是为了使固定液均匀、牢固地分布在载体的表面上,同时驱除柱填充物中的残余溶剂和其他挥发性物质。 填充柱的老化操作,是在通以载气下将柱温升至略高于操作温度,保持十几个小时甚至几十个小时。应当注意的是,柱温不能超过固定液的最高使用温度。老化好的色谱柱,反映在气相色谱仪的记录仪上,就是会画出一条平直的基线来,此时,色

13、谱柱就可以用于样品分析了。 老化过程中还要注意以下几点:温度要逐步升高,最好是用几小时才由室温升至预定的温度。 老化时色谱柱最好先不要同检测器连接,以免污染检测器,这一点对于电子捕获检测器尤为重要。有时为了方便起见,老化前也可以与检测器(限于热导池检测器、氢火焰离子化检测器)连接好,但检测器一定要先升温,且要高于柱温。 16 色谱柱使用注意事项色谱柱使用注意事项1、使用填充色谱柱时的注意事项 a、为了避免柱后被冲开和柱内担体塌陷，通气时缓慢升至所需柱前压。b、为避免检测器呗污染，老化时请不要将色谱柱和检测器相连。c、 当柱箱温度高于室温时，载气中少量氧会损坏色谱柱内的固定相，载气必须采用脱氧管

14、进一步脱氧（建议所用载气中氧气含量不要超过1ppm）d、安装色谱柱时，产品牌号应面向操作者，左侧为色谱柱的进样口。e、拆卸色谱柱时，应先将柱温降至室温，然后再关载气。f、安装柱子时注意不要把柱子的任何部位和柱温箱接触，以免造成柱子损伤。g、切勿在没有通载气的情况下使用柱子，防止固定液流失、氧化。 17 色谱柱使用注意事项色谱柱使用注意事项2、使用毛细管色谱柱时的注意事项 a.气相色谱柱在领取安装及使用过程中应避免碰撞、强烈震动、小角度弯曲致使断裂。b. 安装气相色谱柱时，从隔垫中拔出柱子（见3.5.2 h）并穿过石墨密封垫后，为防止污染，要用柱切割器除去柱两端各2-4厘米，并保持切口平整。再按照不同的色谱仪要求伸进进样口、检测器合适的长度，拧紧螺丝。注意螺丝不要拧太紧，防止挤碎石墨密封垫，堵塞进样口。c.安装柱子时注意不要把柱子的任何部位和柱温箱接触，以免造成柱子损伤。d载气必须采用脱氧管进行进一步脱氧（建议所用载气中氧气含量不要超过PPM）；e拆卸色谱柱时先要将柱温降至室温，然后再关载气；f安装完色谱柱后，要先通载气将柱内的空气置换干净后再升柱温；g仪器载气管路最好使用金属管，使用前一定要进行检漏；h请在不做分析时最好将柱温降到100度一下，可延长色谱柱使用寿命；i 安装、拆卸色谱柱是非常重要的专门技术，必须根据气相色谱仪仪器的说明书要求，在断电、常温