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气相色谱柱知识

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2413

预柱安装核对表
一、根据要求更换除氧、水分和烃的捕集阱。
二、检查气体钢瓶的压力,以确保具有充足的载气、尾吹气和燃气供应。建议载气的最低纯度:氦为:99.995%,氢为:99.995%;
三、清洗进样口,并根据需要更换进样口的关键密封垫,进样口衬管以及隔垫。
四、检查检测器密封垫,根据需要进行更换。根据需要清洗或更换检测器喷嘴。
五、仔细检查色谱柱是否有损坏或断裂。
六、集中所需的安装工具:需要使用色谱柱切割器、色谱柱螺母、密封垫圈、放大镜和打字机修正液。

安装色谱柱
一、从色谱柱架上色谱柱的两端松开约0.5m和管线,以便安装进样器和检测器。避免猛烈地弯曲管线。
二、将色谱柱安装到柱温箱中。如果有挂架可以把它挂起来。
三、在色谱柱两端安装色谱柱螺母和Vespel或石墨密封垫圈:将螺母和密封垫圈推到管线下方约5cm的位置。(表1)
四、轻划(切割)色谱柱。使用切割器从距色谱柱的两端约4至5cm的位置处轻划色谱柱。
五、柱切割断面要整洁。在尽可能接近划痕处的位置用拇指和食指拿住色谱柱。轻轻拉动并弯曲色谱柱。色谱柱会很容易就断开。如果色谱柱不容易折断,请勿用力将其断开。在其它地方再次轻划,并尝试干净利落地将其断开。
六、使用放大镜检查切割处。确保切割处与管线成直角,并且管末端没有聚酰亚胺或玻璃碎片。
七、在进样口处安装色谱柱。检查GC制造商的仪器手册以确定正确的插入深度。使用打字机修正液在色谱柱上标记正确的插入深度。将色谱柱插入进样器。用手拧紧色谱柱螺母直到其将色谱柱固定,然后再拧紧1/4至1/2圈,以便在施加较轻的压力时不会将色谱柱从接头处拉出。
八、打开载气源并设定适当的流速。将柱头压、分流和隔垫吹扫流速设定为适当值。有关标称柱头压,请参见表2。如果使用分流/不分流进样口,请检查是否已打开吹扫(分流)阀。
九、确认载气流已通过色谱柱。把色谱柱的一端浸入盛有溶剂的瓶中,检查是否有气泡冒出。
十、将色谱柱装入检测器中。查看仪器制造商手册以确定正确的插入深度。
十一、检查是否存在泄漏。这点十分重要。在进行全面的泄漏检查之前不要将色谱柱加热。
十二、设定适当的进样器和检测器温度。
十三、设定适当的尾吹和检测器气流。点火或给打开检测器。
十四、在室温下将色谱柱吹扫最少10分钟。维护进样口或捕集阱之后,应再吹扫一段时间。
十五、注入非保留物质以检查进样器的安装是否正确。例如:丁烷或甲烷(FID)、乙腈的顶空气体(NPD)、二氯甲烷的顶空气体(ECD),空气(TCD)、氩气(质谱仪)。如果出现对称峰,则说明安装正确。如果观察到拖尾峰,请重新将色谱柱装入进样口。
表1:密封圈尺寸

 

色谱柱ID

密封圈ID(mm)

0.10

0.4

0.18

0.4

0.20

0.4

0.25

0.4

0.32

0.5

0.45

0.8

0.53

0.8


表2:大约的柱头压力(PSIG)

 

 

 

柱长(m)

柱内径(mm)

0.18

0.20

0.25

0.32

0.45

0.53

10

5-10

 

 

 

 

 

12

 

10-15

 

 

 

 

15

 

 

8-12

5-10

 

1-2

20

10-20

 

 

 

 

 

25

 

20-30

 

 

 

 

30

 

 

15-25

10-20

3-5

2-4

40

20-40

 

 

 

 

 

50

 

40-60

 

 

 

 

60

 

 

30-45

20-30

6-10

4-8

75

 

 

 

 

8-14

5-10

105

 

 

 

 

 

7-15


老化和测试色谱柱
一、在高于最高分析温度20℃的环境下或在色谱柱所允许的最高温度下(取二者中温度较低的)将色谱柱老化2小时。如果在高温下10分钟后,背景信号没有下降,则立即冷却色谱柱并检查是否存在泄漏。
二、如果使用的是Vespel或石墨/Vespel密封垫圈,则请在老化过程完成后重新检查它的紧密性。
三、通过进样非保留物质,来确认最终适合的平均线速度。

 

GC毛细管色谱柱
    最基本的毛细管柱由两部分组成:管线和固定相。熔融石英(管外涂渍了聚酰亚胺)和不锈钢是管线的主要材料。有各种各样的固定相。大多数是高分子量、热稳定性好的聚合物,这些聚合物是液体或胶。这一类固定相中最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇。次常用的固定相是小的多孔颗粒,由聚合物和沸石(例如:氧化铝、分子筛)组成。

固定相的选择
    如果不确定要使用哪种固定相,可从DB-1或DB-5开始。

气密性好的(ms)色谱柱通常惰性较强并且温度上限较高。

使用极性与溶质极性类似的固定相。这一方法通常很有效,但使用这一方法并非始终能找到最佳固定相。

    如果被分离混合物具有不同的偶极或氢键力,请改为使用具有不同偶极或氢键作用力(不一定要更大)的固定相。更换固定相后会出现其它共流出物,所以新的固定相不一定提供更好的总分离度。

如果可能,请避免使用含有能与选择性检测器产生高响应值功能团的固定相。例如含有氰丙基的固定相,用NPD会产生基线高度(由于柱流失)不成比例地增大的现象。

    DB-1或DB-5、DB-1701、DB-17和DB-WAX以最少数量的色谱柱能覆盖最大范围的选择性。

    PLOT柱用于在高于室温的柱温下分析气体样品。

色谱柱直径的选择
    如果需要使用较为更高柱效的色谱柱,请使用0.18―0.25mm内径的色谱柱。0.18mm内径的色谱柱十分适用于泵容量低的GC/MS系统。直径较小的色谱柱容量较小,并需要最高的柱头压。

    如果需要较大的样品容量,请使用0.32mm内径的色谱柱。与0.25mm内径的色谱柱相比,这种色谱柱通常对不分流进样或大体积(>2ul)进样时较早流出的溶质有较高的分离度。

    只有在仪器配备大口径直接进样器,且要求较高柱效时,才使用0.45mm内径的色谱柱。特别适用于高载气流速的情况下,例如吹扫捕集、顶空进样器。

    只有配备大口径直接进样器时,才使用0.53mm内径的色谱柱。特别适用于高载气流速的情况,例如吹扫捕集、顶空进样器0.53mm内径色谱柱在恒定的液膜情况下具有最高的样品容量。

色谱柱柱长的选择
    如果不知道最佳长度,请使用25-30米长的色谱柱。

    10-15米长的色谱柱十分适用于分离含易分离溶质的样品或含溶质较少的样品。直径较小的色谱柱通常长度较短,以便降低柱头压力。

    如果通过其它方法(直径较小的柱,不同的固定相,改变柱温)不能达到分离度时,应使用50-60米长的色谱柱。这种色谱柱适用于分离含多种溶质的复杂样品。较长色谱柱的分析时间较长,费用较高。

色谱柱膜厚的选择
    对于0.18-0.32mm内径的色谱柱,其平均或标准(即:不厚也不薄)膜厚为0.18-0.25µm,用于大多数分析。

    对于0.45-0.53mm内径的色谱柱,其平均或标准(即:不厚也不薄)膜厚为0.8-1.5µm,用于大多数分析。

    厚液膜色谱柱用于保留和分离挥发性溶质(如轻溶质、气体)。厚液膜色谱柱惰性更强,容量更大。厚液膜色谱柱具有较高柱流失性,使用温度上限也有所降低。

    薄液膜色谱柱用于将高沸点高分子量溶质(如类固醇、甘油三酸酯)的保留时间降至最小。薄液膜色谱柱惰性较弱,容量较小。薄液膜色谱柱的气密性较好。

载气
    载气的线速度或流速直接影响保留时间和效果。要获得最佳的分析时间、效率和重现性,必须正确选择和设定载气。载气的线速度或流速通过调节载气的柱前压(一般称为柱头压力)来控制。压力的设定值取决于载气的种类、柱长及柱径、柱温和要求的线速度或流速。

    对毛细管柱,载气的平均线速度(µ)比流速(F)更有用。平均线速度可以看作是载气的平均“速度”,以cm/sec(即载气分子每秒通过色谱柱的厘米数)来计算。平均线速度可用等式1进行计算。

    载气的线速度(和流速)取决于柱温。在恒定的柱头压力下,载气的线速度随柱温的升高而下降。这就说明如果要得到可重现的结果,需要在同一温度下为给出的方法设定平均线速度。如果不同的柱温下设定平均线速度会改变保留值和分离度。由于平均线速度取决于柱温,因此在温度程序运行时速度会下降。由电子压力控制的进样器在程序升温时由程序控制使平均线速度或流速保持恒定。使用这一功能可以使较晚流出的峰具有较好的分离度或缩短分析时间。

    与通常的理解相反,氢是安全的载气。它很容易在空气中扩散,并且只有当空气在很窄的浓度范围内才会爆炸。换言之,在GC条件下很难出现氢爆炸的情况。最后,在现代GC内置的安全性功能大大降低了任何爆炸的可能性和危险性。

    然而,载气供应商没有一种“行业标准”。气体供应商标有“高纯氦”的气体可能不适宜用作载气。不建议将杂质捕集阱用作使用正确纯度的载气的替代品,用纯度高的载气会使由更换不同载气瓶以用不同供应商所带来的差异降低到最小。最易使用的捕集阱是通用整合式捕集阱。

注:等式1:

保护柱和保留间隙
    保护柱和保留间隙是相同的,但是它们的用途不同。二者均是色谱柱前连接的1-10米脱活熔融石英管线。脱活的熔融石英管线没有任何固定相,只是对表面进行了脱活处理,以便减小溶质的相互作用。需使用一种合适的接头把管线连接到色谱柱上。大多数情况下,保留间隙或保留柱的直径应与色谱柱相同。如果管线尺寸不一,则使用直径较大的保护柱或保留间隙比使用直径较小的好。

样品中含有可能会污染色谱柱的不挥发性残留物时,需使用保护柱。不挥发性残留物沉积在保护柱而非色谱柱中。由于保护柱不会保留溶质(因为其不含固定相),因此这极大地减小了残留物和样品之间的相互作用。另外,残留物将不会附着在固定相上,从而不会令峰形差。需要定期切割或修整聚集了残留的保护柱。保护柱常为5-10米长,以便在需更换整个保护柱前可进行实际的修整。如果出现峰形问题,则即表明保护柱需进行修整或更换。

    保留间隙柱可用于某类样品,色谱柱和GC条件以改善峰形。通常需保留3-5米的管线,保留间隙柱即可起作用。在大体积进样(>2µL)以及不分流进样,大内径直接进样和柱头进样时溶剂固定相极性不匹配的情况下,最适宜使用保留间隙柱。在这些条件相结合的情况下有时峰会变形。样品溶剂和色谱柱固定相在极性上有很大差别时会出现极性不匹配的情况。对靠近溶剂峰前沿流出的峰或溶质的极性与溶剂很相似时,色谱峰会有很大的改善。当使用保护柱时会不经意的得到保留间隙益处。

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