气相色谱毛细管柱使用知识.docx

气相色谱毛细管柱使用知识根据一些文献和多年的使用经验，对毛细管柱的性质和使用进行 了一个归纳总结希望能对刚刚接触这一工作的初学者有一点点帮助1简介气相色谱毛细管柱因其高分离能力、高灵敏度、高分析速度等独 特优点而得到迅速发展随着弹性石英交联毛细管柱技术的日益成熟 和性能的不断完善，已成为分离复杂多组分混合物、及多项目分析的 主要手段，在各领域应用中大有取代填充柱的趋势现在新型气相色 谱仪、气相色谱-质谱联用仪基本上都是采用毛细管色谱柱进行分离 分析但是，毛细管色谱柱柱内径较小，固定液的膜薄，用于食品中 残留物分析时，若使用不当，色谱柱性能很快就会下降本文旨在向 初次接触气相色谱毛细管柱的操作者介绍不同类型的毛细管色谱柱 的性质、选择、使用方法及注意事项等毛细管柱只能安装在配有专用毛细管柱连接装置的气相色谱仪 上现在购买仪器时最常规的配置是配毛细管分流/不分流进样口2毛细管色谱柱的类型毛细管色谱柱的类型有很多种，但目前最常用和商品化的，是 开口熔融石英交联毛细管色谱柱本文仅介绍此类毛细管色谱柱的性 能特点2.1熔融石英毛细管柱2.1.1熔融石英毛细管柱材料现在市售商品化的气相色谱用毛细管柱几乎都是由熔融石英制 作的，简称石英毛细管柱。

制作毛细管柱用的石英纯度非常高，几乎 无其它杂质它具有熔点高（近2000°C）、热膨胀系数低、化学稳 定性好和抗张强度高等特点，是制备毛细管柱的理想材料毛细管柱内壁存在有许多具有吸附活性的基团，这些基团的存在 直接影响固定相涂渍效果，所以，在涂渍固定相之前，柱表面必须经 过适当预处理，以期得到较高的柱效和对称的色谱图形2.1.2石英毛细管柱的聚酰亚胺外涂层石英毛细管柱很脆，只有在毛细管柱外涂一层聚酰亚胺保护材料 后才具有很好的弹性，在使用这样的色谱柱时应十分小心，避免将聚 酰亚胺涂层损坏，导致毛细管柱易折断通常商品毛细管柱出厂时都固定在一个金属丝制作的柱架上，柱 架的直径与毛细管柱的直径成正比，即：毛细管柱的直径越大，固定 架的直径也就越大对于0.53mm内径的毛细管柱，过度弯曲很容易 折断，使用安装时要格外小心石英毛细管柱外涂层还有采用镀铝膜的，这类柱子适用于高温分 析但日常分析工作中使用较少，这里不作详细介绍2.2液体固定相将固定相均匀涂渍在毛细管柱的内壁，制成壁涂型毛细管柱，这 类毛细管柱属非交联型毛细管柱现在只有少部分的非交联固定相的 毛细管柱在使用非交联毛细管柱的固定相容易流失，不能清洗，因 此使用寿命较短，但制作成本较低，涂渍相对较容易，往往在毛细管 柱研制前期过程中采用此方法。

在使用这类毛细管色谱柱时，应注意 使用温度不要超过液体固定相的最高使用温度建议不要在气相色谱 -质谱联用仪上使用2.3交联固定相现在市售的商品毛细管色谱柱基本上均采用交联技术，将固定相 与石英表面结合起来，在毛细管柱表面形成一层不溶的类似橡胶的非 常稳固的涂层被交联的固定相与涂渍的固定相相比，流失低，抗污 染，热稳定性好，使用寿命长如果交联固定相色谱柱被污染，可以用适合溶剂来清洗（见第5 节）而基本不会对涂层造成损伤而且此类毛细柱在色谱分析时可以 通过柱上进样和不分流进样模式实现大体积进样，最多可注入50〜 250.L液体溶剂当然，这需要仪器上配有相应的装置■=j最2.4最高操作温度可以通过不同的方法来确定一个特定的毛细管柱的最高操作温 度作为商品化的交联固定相毛细管色谱柱，使用时应注意不要超过 说明书或标识牌上规定的最高温度如超过规定的最高温度，特别是 恒定持续的超高温操作，会造成毛细管色谱柱不可逆的损伤，轻则使 柱效下降、使用寿命减少，重则使毛细管柱损坏对于相同型号毛细管色谱柱而言，固定相涂层薄的比涂层厚的允 许使用的最高温度可以稍高一些2.5最低操作温度色谱柱操作温度的低限是由固定相从液体变为固体的温度所决 定的。

如果色谱柱在其最低温度以下工作，就可能出现峰展宽并且有 些被测物难于分开表1中列出各种不同固定相和膜厚的色谱柱推荐使用温度表中 给出的温度值可作为参考值表1不同固定相和膜厚的色谱柱的推荐使用操作温度固定相最高操作使用温度°Ca最低操作温度C薄膜(<1.0pm)厚膜(>1.0pm)100%二甲基聚硅氧烷320/350310/330b-605%二苯基95%二甲基 聚硅氧烷330/360310/330-606%月青丙苯基94%二甲基聚硅氧烷330/360310/330-8035%二苯基65%二甲基聚硅氧烷300/320260/280-6014%腊丙苯基86%二甲基聚硅氧烷300/320240/260-2050%苯基50%甲基聚硅氧烷300/320260/280-20100%三氟丙甲基聚硅氧烷320/340240/2604050%月青丙甲基50%苯甲基聚硅氧烷220/240200/22055聚乙二醇250220/2505590%双腊丙基10%苯 腊内基聚硅氧烷260/27520注：a. 前面为等温操作最高温度，后面为程序升温操作最高温度b. 色谱柱的操作温度应以公司产品说明书规定为准，表中的值仅供参考。

3色谱柱的选择选择毛细管柱时需注意的柱参数包括：固定相、内径、膜厚度和柱长下面按毛细管柱选择中参数的重要性进行排列和讨论3.1固定相对于一个样品的分析，可采用带有固定相的毛细管柱或填充柱 单一样品分析采用填充柱，经济、快速、柱负载高、抗污染，适合企 业生产时单机、单一项目检测而多残留分析或多项目分析更推荐采 用毛细管柱，因为毛细管色谱柱适用性和分辨率更好，不像应用填充 柱分析时那么专一、严格，例如：多数在100%二甲基硅氧烷固定相 上可以进行分析的物质，在5%二苯基+95%二甲基硅氧烷固定相上 同样可以进行分析非极性固定相具有更好的抗氧化性、更高的效率和更高的极限操 作温度（最高可达360D，所以，在可以完成所需分离的情况下， 尽可能选择固定相极性弱的色谱柱，这样可以延长色谱柱的寿命分 析强极性物质，如：酸、醛、醇、胺等，为获得较好分离，需选用极 性较强的固定相有时为了缩短分析时间，也选用与被测物极性相反 的固定相在一个色谱分离过程中，溶质与固定相之间存在多种相互作用， 因此，最佳固定相的选择很大程度上取决于溶质的性质表2常用商品弹性石英毛细管色谱柱一览表固定相对应柱极性J&W公司Agilent 公司SGE公司Supelco公司Chiumpacls100%二甲基聚硅氧烷非极性弱DB 1HP1BP1SPB1CP Sil 5 CW/W5%二苯基95%二甲基 聚硅氧烷非极性DB5HP5BP 5SPB56%脂丙苯基94%一甲 基聚硅氧烷微极性DB 5 msHP 5 msSAC 5CP Sil8C35%一革基65%一甲 基聚硅氧烷中等极性DB35HP 35BPX35SPB35CP Sil8C14%腊丙苯基86%一 甲基聚硅氧烷中等极性DB 1701HP 1701BP 10SPB 1701cp sai9

％三氮熊基聚硅 氧烷中等极性DB21050%腊丙印基50"苯 甲基聚硅氧烷极性DB225HP 225BP 225CP Sil 43(聚乙二醇极性DB WaxHP hmo WaxBP 20SUPELCOWAX 10CP Sil 52 iW/hZz90%双赭丙基10%苯 腊丙基聚硅氧烷强极性1强 FBPX70SP 2330CP Sil 88Vh/Zh/hz在进行样品分析以前，建议先阅读相关的应用文献推荐的色谱柱 型号，或者查阅各公司的色谱耗材毛细柱目录，从中获得不同固定相 应用分析的化合物种类的相关信息这对被测物有效分离选择色谱柱 很有用部分常用商品石英毛细管色谱柱生产公司、牌号、型号、用 途见表23.2内径在一系列石英毛细管色谱柱中有5种内径较为常用每种都有其 特定的应用领域和适合的使用范围1、 0.53mm内径毛细管柱0.53mm内径的色谱柱样品容量很大，可与填充柱相比，进样理 想方式是直接在高载气流速下注入，从而减少连接体系的死体积，减 少色谱峰的拖尾0.53mm内径柱还可以配合特殊进样口装置，如： 柱上进样或冷柱头进样装置，使用0.47mm外径针头的微量注射器进 行柱头或冷柱头进样。

0.53mm内径柱的毛细管柱相当于由填充柱到毛细管柱的简单 升级，可以自己动手对连接接头进行改造相对简单的样品在分析时 可得到比填充柱要好得多的效果，而不像常规0.25mm和0.32mm 内径毛细管柱需要专用的连接装置2、 0.32mm内径毛细管柱0.32mm内径柱被认为是最好的全能色谱柱，具有很好的分离能 力、样品容量（取决于膜厚度）而且弹性较0.53mm内径的好，更易 安装，是色谱分析中选用最多的一种规格这种色谱柱也可进行柱头 进样，但需要特殊的注射器3、 0.25mm内径毛细管柱0.25mm （早期多为0.22mm）内径柱具有低流失量、高分辨率 的特性，也是很常用的气相色谱-质谱联用仪多采用此规格柱，通 常在规格后标有ms字符，如表1中的DB 5 ms4、 0.15mm内径毛细管柱0.15mm内径是常规气相色谱仪中50m柱的最小内径就功效 而言，它具有最高的分辨率，用于分析复杂化合物和宽沸程样品很理 想5、 0.10mm内径毛细管柱0.10mm内径柱只在更短柱长及很高分析速度下进行应用，常用 于快速色谱分析由于柱内径较小，所以色谱柱的负载能力也就比较 小，只能够容纳较少的样品，使用时要注意进样量，以保证形成尖锐 的色谱峰。

以上不同柱内径色谱柱相关参数汇总于表3表3.柱内径对比参数内径柱有效板数Neff/M柱理论板数nt/m典型流速（氢）0.10mm.7,000 - 8,2009,500 - 12,0000.2 - 0.5ml/min0.15mm.4,700 - 5,5006,400 - 8,0000.4 - 1.0ml/min0.25mm.3,200 - 3,8004,300 - 5,5000.8 - 2ml/min0.32mm.2,200 - 2,6003,000 - 3,7001.7 - 4.0ml/min0.53mm.1,300 - 1,6001,800 - 2,2003 - 50ml/min3.3膜厚度膜的厚度对所分析化合物的溶解性有比较大影响，因此，正确选 择膜的厚度与正确选择柱长同样重要相比率是表示色谱柱固定相多少的一种方式，相比率是指毛细管 柱的内部体积与固定相的体积比相比率（用公式可表示为：P = D/4pf式中：D =柱内径（微米）|jf =固定相厚度较高的相比率色谱柱内固定相较少，较低的相比率则固定相较多 一般较厚的膜（低相比率）相对流失要大些，使用时注意温度尽可能低 些，而且这类色谱柱不适合用于气相色谱-质谱联。