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气相色谱仪毛细管柱的选择
发布时间:2022-02-23





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气相毛细管柱是担负气相分离作用的核心,是气相毛细管柱系统的心脏。要选择一根合适的商用毛细管柱,主要需要考虑以下几个因素:固定相、内径、柱长度和液膜厚度。下面分别就这些因素加以讨论。

一、固定相选择

毛细管柱的固定相从理论上首选遵循相似性原则,即用非极性固定相分析非极性物质,用极性固定相分析极性物质,用含芳香基团的固定相分析芳香族被分析物。

① 一般来说,拿到一个未知的被分析物,可以采用盲摸的原则进行:可以从非极性柱或弱极性柱如SPB-1或SPB-5开始试用,如效果不好,再按极性渐强的顺序选用中等极性直至高极性柱逐一尝试,直到有较令人满意的分析结果即可确定适用的柱极性。

② 低流失(“ms”)毛细管柱通常更为惰性,有更高的温度上限,适用于MS检测器。

③ 能使用非极性固定相就不要使用极性固定相,非极性固定相比极性固定相具有更长的寿命。

④ 要选用与被分析物极性相似的固定相。

⑤ PLOT柱用于在高于室温的柱温下来分析气体样品。

⑥ 分析二甲苯等芳烃异构体,首选Wax类强极性毛细管柱。

⑦ 在做应用方法确证时,可同时使用非极性柱和极性柱,对色谱峰鉴定或分离结果进行确证。

⑧ 通常做农药分析方法确证时,选用弱极性或中等极性毛细管柱(如5%苯基,95%苯基甲氧聚硅氧烷和7%氰甲基,7%苯基,86%甲基聚硅);做残留溶剂分析方法确证时,选用中等极性或弱极性毛细管柱(-5MS和-624/-VMS);做醇类或FAME分析方法确证时,选用PEG和含氰基固定相毛细管柱;做汽油中氧化物分析方法确证时,选用-1和PEG毛细管柱。

二、毛细管柱内径

毛细管柱的内径会影响到理论塔板数、分离度、保留时间、柱头压力、载气流量和容量。

①如果需要较高的柱效,应使用0.18~0.25mm的毛细管柱,具有较高的理论塔板数。0.18mm的毛细管柱适用于泵容量较低的GC/MS系统。小内径柱的容量最小而且需要最高的柱头压力。

②如果需要较大的样品容量,就要使用0.32mm内径的毛细管柱。与0.25mm内径柱相比,0.32mm内径柱通常对不分流进样或大体积(>2μL)进样时较早流出的色谱峰有较高的分离度。

③只有在仪器配备大口径直接进样器,且要求柱效较高时,才使用0.45mm内径的毛细管柱。它特别适用于高载气流量的情况,例如吹扫捕集,顶空进样和阀进样。

④只有配备大口径直接进样口时,才使用0.53mm内径的毛细管柱,它特别适用于高载气流量的情况,例如吹扫捕集,顶空进样。0.53mm内径毛细管柱在恒定的液膜情况下具有最高的样品容量。不过一般的药物分析实验室习惯采用这个尺寸的毛细管柱。

三、长度

毛细管柱长度会影响柱效、分离度、保留时间、载气压力。

① 10~15m的毛细管柱适用于分离含易分离溶质的样品或含溶质较少的样品。直径较小的毛细管柱通常长度较短,以便降低柱头压力。

② 15m长的毛细管柱用于分离简单的被分析物。30m长的毛细管柱一般分析10~50个组分的混合物。如果不知道最佳长度,应先使用25~30m毛细管柱。

③如果通过其它方法(直径较小的毛细管柱、不同的固定相、改变柱温)不能达到满意的分离度时,应使用50~60m长的毛细管柱。这种毛细管柱适用于分离含多种溶质的复杂样品。较长的毛细管柱的分析时间较长,费用较高。

④毛细管柱的长度并不是一个绝对重要的参数,因为增加柱子长度可以提高柱效和分离度,但同时增加了分析时间。而较短的柱长可以节约分析成本,另外由于较少的柱材以屏蔽活性表面从而减少相互作用的机会。避免样品与柱材料接触造成峰拖尾。

四、液膜厚度

液膜厚度主要影响保留特性、分离度、流失、惰性和容量。

①对于0.18~0.32mm 内径的毛细管柱,其平均或标准膜厚为0.18~ 0.25μm,可用于大多数分析。对于0.45~0.53mm 内径的毛细管柱,其平均或标准膜厚为0.8~1.5μm,可用于大多数分析。

②低挥发性高沸点或热敏被分析物,往往选用0.25~0.5μm液膜厚度的毛细管柱,主要用于沸点低于300℃的被分析物。对于沸点高于300℃的被分析物来说应该选用0.1μm液膜厚度的长度较短的毛细管柱。

③ 气质联用主要选择0.1~0.2μm厚度的毛细管柱,而中等厚度的(1~1.5μm)毛细管柱主要用于分析沸点在100~200℃的被分析物。

④ 低沸点被分析物(比如乙醛)应该选用液膜较厚的毛细管柱(3~5μm)以便于在较高的柱温下分析。

五、结语

不同的毛细管柱之间的保留行为差别很大,选择合适的毛细管柱是利用气相色谱仪进行分析工作的重点,按照被分析物的性质严格按照毛细管柱选用理论并结合毛细管柱的使用说明进行毛细管柱的筛选。

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