毛细管柱知识总汇

选择毛细管柱的几个指标
     本部分介绍了毛细管柱的固定液、内径、柱长度和膜厚的内容。
     一、固定液使用
     固定相: AT SE-30,AT OV-1
     组成 100%甲基聚硅氧烷
     极性 非极性
     应用 碳氢化合物
     同类型号 DB(HP) -1、AC1、SPB-1、CPSIL5、DM-1、RT-1
     使用温度 50―300℃
     固定相: AT OV-101
     组成 100%甲基聚硅氧烷（胶体）
     极性 非极性
     应用 氨基酸、基油
     同类型号 HP-101、AC1 、SP-2100
     使用温度 0―350℃
     固定相: AT SE-52AT SE-54
     组成 5%苯基甲基聚硅氧烷，1%乙烯基5%苯基甲基聚硅氧烷
     极性 非极性
     应用 多核芳烃、酚、酯、碳氢化合物、药物、醇
     同类型号 DB(HP)-5、AC5、SPB-5、DM-5、CPSiL8、Rtx-5
     使用温度 50―350℃
     固定相: AT OV-1701
     组成 7%氰丙基7%苯基甲基聚硅氧烷
     极性 非极性
     应用 药物、醇、酯、硝基化合物
     同类型号 DB(HP)-1701、AC10、DB-1701、SPB-1701、RT-1701、CP-Sil 19CB
     使用温度 0―280℃
    
     固定相: AT XE-60
     组成 25%氰乙基甲基聚硅氧烷
     极性 中极性
     应用 酯、硝基化合物
     同类型号 DB (HP) -225、AC225
     使用温度 0―280℃
     固定相: AT OV-17
     组成 50%苯基甲基聚硅氧烷
     极性 中极性
     应用 药物、农药
     同类型号 DB(HP)-17、AC10
     使用温度 0―250℃
     固定相: AT FFAP
     组成 聚乙二醇―TPA改性
     极性 极 性
     应用 酸、醇、醛、酯、腈、酮、基油
     同类型号 DB (HP) �FFAP、SP-1000、Supecl-NUKOL、AC20
     使用温度 50―250℃
     固定相: AT PEG-20M
     组成 聚乙二醇―20M
     极性 极 性
     应用
     同类型号 HP- Wax、DB-Wax、AC20
     使用温度 50―200℃
     固定相: AT 农残Ⅰ号AT 农残Ⅱ号
     组成
     极性
     应用 六六六、DDT等八种含氯农药拟除虫菊酯类、含磷类农药
     同类型号 SPB-608、HP-608
     使用温度 25―300℃
     二、毛细管柱内径
     0.53mm 具有近似填充柱的负荷量，总柱效则远远超过填充柱。达到同样的分离度时，0.53mm大口径柱的分析时间
    
     显著快于填充柱。可方便的采用柱上进样或直接进样技术，适合于分析不太复杂的样品，是填充柱理想的替代柱。
     0.32mm 柱效稍低于0.25mm常规柱，负荷量大于常规柱的60%，用特制注射针可做柱上进样。
     0.25mm 最常用的内径规格。有较高的柱效，负荷量较低，必须分流进样或无分流进样。用于复杂多组份样品分析。
     0.20mm 柱效高,负荷量低，流失较小，适合与质谱等灵敏检测器联用。
     三、毛细管柱长度
     5―12m 短柱：分离少于10个组份（不包含难分离物质对）的简单样品。
     25―30m 中长柱：分离10―50个组份的样品。
     50m 长柱：分离大于50个组份或包含有难分离物质对的复杂样品。
     四、膜 厚
     0. 1―0. 2μm 薄液膜：低负荷量，高温下流失较小，适合于高沸点化合物的分析，适于配高灵敏检测器。
     0.25―0.33μm 标准液厚：一般商品柱的标准液膜。
     0.5―5.0μm 厚液膜：较高的样品负荷量，在高温下流失较大，适于分析低沸点样品。

 
气相色谱柱固定相简介
     毛细管色谱柱最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇，另外还有一类是小的多孔粒子组成的聚合物或沸石(例如氧化铝、分子筛等)。
     1、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。标准的聚硅氧烷是由许多单个的硅氧烷链接而成。每个硅原子与两个功能集团相连，最常见的功能集团为甲基和苯基，此外还有氰丙基和三氟丙基。这些功能集团的类型和数量决定了色谱柱固定相的性质。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-17等。
     2、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(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。 
     3、气-固固定相
     气-固固定相就是在管壁表面粘合很薄一层的小颗粒物质，通常叫做多孔层开口管(PLOT)柱。样品是通过在气―固固定相上产生吸附/脱附作用来分离的。它们常用来分离各种气体及低沸点溶剂。最为常用的PLOT柱固定相有苯乙烯衍生物、氧化铝和分子筛等。相应的柱子牌号有：HP PLOT Al2O3“S”、HP PLOT Al2O3“KCl”、GS-Al2O3、CP-Al2O3/KCl、HP PLOT Q、HP PLOT U等。
     4、键合和交联固定相
     为了改善柱子的性能，常采用键合和交联的方式。交联是将多个聚合物链单体通过共价键进行连接，键合是将其再通过共价键与管壁表面相连。这样处理的结果使得固定相的热稳定性和溶剂稳定性都有较大的提高。所以，键合交联固定相色谱柱可以通过溶剂的浸洗，从而去除柱内的污染物。
    

常见色谱柱固定相的使用温度
     1、聚二甲基硅酮类固定相： OV-1 , SE-30 (弹性体，OV-101 , SF96 , DC2000流体)，使用温度上限为300C,但把温度上限改为280℃，可使柱子寿命显著延长。一般来说，弹性体类固定液比流体类更稳定些，SF96 , DC200因含有较高水平的残留催化剂和不纯物，不宜作GC/MS分析。
     2、聚苯基乙基硅酮：SE-52（弹性体，5％苯基），SE-54（弹性体，5％苯基，1％乙烯基），DC10（液体，35％苯基），OV-17(液体，50％苯基)实际上限250℃。SE-52、SE-54在280时稳定性很好，常用于GC/MS分析，并能容纳超负荷的大进样量。苯基含量增加、稳定性要差点。
     3、聚氰丙基硅酮是极性强的硅酮固定液：OV225（液体，25％氰丙基，25％苯基），Silav10c、SP2340（液体，75％氰丙基），实际温度上限是250℃。
     4、聚乙二醇型（Carbowax or PEG）固定液是乙烯氧化物聚合体的混合物，其名称反映了他们分子量变化范围的平均值。Carbowax 20000（腊状固体），FFAP（两终端都是对苯二甲酸的Carbowax 20000），实际温度上限是220℃。

 

毛细管柱的安装及其维护 
    1. 毛细管柱的安装
     当选择好合适的毛细管柱之后，就应该进行正确地安装工作。先将毛细管柱的两端截取一段（如果是已经使用过的柱子，安装之前一定要分清楚哪个是与进样口相连，哪个是与检测器相连），然后安装，注意螺帽不用拧的太紧。 
   安装柱子应该在进样口部件都安装好之后。当柱子的一段与进样口接好后，应该通载气，将接检测器的一端放置在丙酮溶液中，观察是否有气泡，用以判断毛细管柱是否被堵。 
   2. 柱子的老化。
     毛细管柱特别是新的柱子，使用之前的老化是很重要的，老化的目的就是使涂层固定相中的低沸点物质挥发干净，使得固定液分配的比较均匀。老化时，毛细管柱的一端接进样口，另一端不接检测器，放置于柱箱内。老化的最高温度应该低于柱子最高使用温度的20～30℃，老化时应该采用程序升温，升温的速率尽量小，然后在最高温度保持4小时左右。第一次老化结束后，将连接检测器的一端的毛细管柱截取一段，安装后查看基线是否正常，若不正常还需要继续老化。 
    3. 毛细管柱的维护 
    毛细管柱在平时不使用的时候，因该妥善保管，柱子的两端都应该封好（可用废旧的进样垫），主要是防止固定液被氧化和杂物进入。放置时也应该留意柱子的那一端是连接检测器，哪一端是连接进样口。
     不同毛细管柱压力的设置
     压力单位（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 
     气相色谱分析中柱长、柱内径、柱温、载气流速、固定相、进样等操作条件对分离的影响
     １、柱长，柱内径：一般讲，柱管增长，可改善分离能力，短则组分馏出的快些；柱内径小分离效果好，柱内径大处理量大，但柱内径过大，将导致担体不能均匀地分布在色谱柱中。分析用柱管一般内径为３－６毫米，柱长为１－４米。

     ２、柱温：是一个重要的操作变数，直接影响分离效能和分析速度。选择柱温的根据是混合物的沸点范围，固定液的配比和鉴定器的灵敏度。提高柱温可缩短分析时间；降低柱温可使色谱柱选择性增大，有利于组分的分离和色谱柱稳定性提高，柱寿命延长。一般采用等于或高于数十度于样品的平均沸点的柱温为较合适，对易挥发样用低柱温，不易挥发的样品采用高柱温。 

    ３、载气流速：载气流速是决定色谱分离的重要原因之一。一般讲流速高色谱峰狭，反之则宽些，但流速过高或过低对分离都有不利的影响。流速要求要平稳，常用的流速范围每分钟在１０－１００亳升之间。

    ４、固定相：固定相是由固体吸附剂或涂有固定液的担体构成。 （１）固体吸附剂或担体粗细：一般采用４０－６０目、６０－８０目、８０－１００目。当用同等长度的柱子，颗粒细的分离效率就要比粗的好些。 （２）固定液含量：固定液含量对分离效率的影响很大，它与担体的重量比一般用１５％－２５％。比例过大有损于分离，比例过小会使色谱峰拖尾。

    ５、进样：一般讲进样快，进样量小，进样温度高其分离效果好。对进液体样，速度要快，汽化温度要高于样品中高沸点组分的沸点值，一次汽化，保证色谱峰形不致展宽、使柱效高。当进样量在一定限度时，色谱峰的半峰宽是不变的。若进样量过多就会造成色谱柱超载。一般讲柱长增加四倍，样品的许可量增加一倍。对于常规分析，液体进样量为１－２０微升；气体进样量为０、１－５毫升。