氣相色譜固定相及色譜柱技術(shù)

1、.,1,氣相色譜固定相 及色譜柱技術(shù),.,2,氣相色譜固定相 包括氣液色譜固定相和氣固色譜固定相。 固體吸附劑 用于制備PLOT柱和氣-液-固毛細(xì)管柱。 液體固定相 由載體(擔(dān)體)和固定液組成。 色譜柱技術(shù)( 柱材料、柱制備及柱評(píng)價(jià)）,.,3,氣液色譜固定相, 氣液色譜固定相 載體(擔(dān)體)和固定液組成氣液色譜固定相 載體(擔(dān)體) 對(duì)載體的要求 具有足夠大的表面積和良好的孔穴結(jié)構(gòu)，使固定液與試樣的接觸面較大，能均勻地分布成一薄膜，但載體表面積不宜太大，否則猶如吸附劑，易造成峰拖尾；表面呈化學(xué)惰性，沒(méi)有吸附性或吸附性很弱，更不能與被測(cè)物起反應(yīng)；熱穩(wěn)定性好；形狀規(guī)則，粒度均勻，具有一定機(jī)械強(qiáng)度。,.

2、,4,氣液色譜固定相,載體類型 大致可分為硅藻土和非硅藻土兩類。硅藻土載體是目前氣相色譜中常用的一種載體，它是由稱為硅藻的單細(xì)胞海藻骨架組成，主要成分是二氧化硅和少量無(wú)機(jī)鹽，根據(jù)制造方法不同，又分為: 紅色載體和白色載體。,.,5,氣液色譜固定相,紅色載體是將硅藻土與粘合劑在900煅燒后，破碎過(guò)篩而得，因鐵生成氧化鐵呈紅色，故稱紅色載體，其特點(diǎn)是表面孔穴密集、孔徑較小、比表面積較大。對(duì)強(qiáng)極性化合物吸附性和催化性較強(qiáng)，如醇、胺、酸等極性化合物會(huì)因吸附而產(chǎn)生嚴(yán)重拖尾。因此它適宜于分析非極性或弱極性物質(zhì)。,.,6,氣液色譜固定相,白色載體是將硅藻土與20的碳酸鈉（助熔劑）混合煅燒而成，它呈白色、比表

3、面積較小、吸附性和催化性弱，適宜于分析各種極性化合物。101，102系列，英國(guó)的Celite系列，英國(guó)和美國(guó)的Chromosorb系列，美國(guó)的GasChrom A， C，L， P， Q， S， Z系列等，都屬這一類。,.,7,氣液色譜固定相,非硅藻土載體：有機(jī)玻璃微球載體，氟載體，高分子多孔微球等。這類載體常用于特殊分析，如氟載體用于極性樣品和強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)HF、Cl2等分析。但由于表面非浸潤(rùn)性，其柱效低。 載體的表面處理 硅藻土載體表面不是完全惰性的，具有活性中心。如含硅醇基,.,8,氣液色譜固定相,或含有礦物雜質(zhì)，如氧化鋁、鐵等，使色譜峰產(chǎn)生拖尾。因此，使用前要進(jìn)行化學(xué)處理，以改進(jìn)孔隙結(jié)構(gòu)，

4、屏蔽活性中心。處理方法有酸洗、堿洗、硅烷化等。,.,9,氣液色譜固定相,（i）酸洗：用36mol/L 鹽酸浸煮載體、過(guò)濾，水洗至中性。甲醇淋洗，脫水烘干。可除去無(wú)機(jī)鹽，F(xiàn)e,Al等金屬氧化物。適用于分析酸性物質(zhì)。 （ii）堿洗：用5%或10%NaOH的甲醇溶液回流或浸泡，然后用水、甲醇洗至中性，除去氧化鋁，用于分析堿性物質(zhì)。 (iii)硅烷化：用硅烷化試劑與載體表面硅醇基反應(yīng)，使生成硅烷醚，以除去表面氫鍵作用力。如：,.,10,氣液色譜固定相,常用硅烷化試劑有：二甲基二氯硅烷（DMCS），六甲基二硅烷胺（HMDS）,.,11,氣液色譜固定相, 固定液 對(duì)固定液要求首先是選擇性好。固定液的選擇性

5、可用相對(duì)調(diào)整保留值2.1來(lái)衡量。對(duì)于填充柱一般要求2.11.15；對(duì)于毛細(xì)管柱，2.11.08. 另外還要求固定液有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；對(duì)試樣各組分有適當(dāng)?shù)娜芙饽芰Γ辉诓僮鳒囟认掠休^低蒸氣壓，以免流失太快。,.,12,氣液色譜固定相,固定液的特性 固定液的特性主要是指它的極性或選擇性，用它可描述和區(qū)別固定液的分離特征。目前大都采用相對(duì)極性和固定液特征常數(shù)表示。 （i）相對(duì)極性：1959年由Rohrschneider提出用相對(duì)極性P來(lái)表示固定液的分離特征。此法規(guī)定非極性固定液角鯊?fù)榈臉O性為0，強(qiáng)極性固定液，-氧二丙睛的極性為100然后，選擇一對(duì)物質(zhì)（如正丁烷一丁二烯或環(huán)乙烷一苯），來(lái)進(jìn)行

6、試驗(yàn)。分別測(cè)定它們?cè)谘醵妗⒔酋復(fù)榧坝麥y(cè)固定液的色譜柱上的相對(duì)保留值，將其取對(duì)數(shù)后，得到:,.,13,氣液色譜固定相,上右式中下標(biāo)1，2和X分別表示氧二丙睛，角鯊?fù)榧氨粶y(cè)固定液。由此測(cè)得的各種固定液構(gòu)相對(duì)極性均在0100之間。一般將其分為五級(jí)，每20單位為一級(jí)。相對(duì)極性在0+l之間的叫非極性固定液，+2級(jí)為弱極性固定液，+3級(jí)為中等極性，+4+5為強(qiáng)極性。非極性亦可用“”表示。下表列出了一些常用固定液的相對(duì)極性數(shù)據(jù)。,.,14,氣液色譜固定相,.,15,氣液色譜固定相,固定液的分類 氣液色譜可選擇的固定液有幾百種，它們具有不同的組成、性質(zhì)、用途。如何將這許多類型不同的固定液做一科學(xué)分類，對(duì)于

7、使用和選擇固定液是十分重要的。現(xiàn)在大都按固定液的極性和化學(xué)類型分類。按固定液極性分類就是如前所述。此外，還可根據(jù)化學(xué)類型分類。這種分類方法是將有相同官能團(tuán)的固定液排列在一起，然后按官能團(tuán)的類型分類。這樣就便于按組分與固定液結(jié)構(gòu)相似原則選擇固定液。,.,16,氣液色譜固定相, 固定液的選擇 對(duì)固定液的選擇并沒(méi)有規(guī)律性可循。一般可按“相似相溶”原則來(lái)選擇。在應(yīng)用時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況而定。 （i）分離非極性物質(zhì)：一般選用非極性固定液，這時(shí)試樣中各組分按沸點(diǎn)次序流出，沸點(diǎn)低的先流出，沸點(diǎn)高的后流出。 （ii）分離極性物質(zhì)：選用極性固定液，試樣中各組分按極性次序分離，極性小的先流出。極性大的后流出。,.,1

8、7,氣液色譜固定相,（iii）分離非極性和極性混合物：一般選用極性固定液，這時(shí)非極性組分先流出，極性組分后流出。 （vi）分離能形成氫鍵的試樣：一般選用極性或氫鍵型固定液。試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵能力大小先后流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最后流出。,.,18,氣液色譜固定相,（v）復(fù)雜的難分離物質(zhì)：可選用兩種或兩種以上混合固定液。 對(duì)于樣品極性情況未知的，一般用最常用的幾種固定液做試驗(yàn)。,.,19,氣固色譜固定相, 氣固色譜固定相 常用的固體吸附劑 用于制備PLOT柱和氣-液-固毛細(xì)管柱。 主要有強(qiáng)極性的硅膠，弱極性的氧化鋁，非極性的活性炭和特殊作用的分子篩等。使用時(shí)，

9、可根據(jù)它們對(duì)各種氣體的吸附能力不同，選擇最合適的吸附劑 。見(jiàn)下表,.,20,氣固色譜固定相,.,21,氣固色譜固定相,人工合成的固定相 作為有機(jī)固定相的高分子多孔微球是一類人工合成的多孔共聚物。它既是載體又起固定液作用，可在活化后直接用于分離，也可作為載體在其表面涂漬固定液后再用。由于是人工合成的，可控制其孔徑大小及表面性質(zhì)。圓球型顆粒容易填充均勻，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。在無(wú)液膜存在時(shí)，沒(méi)有“流失”問(wèn)題，有利于大幅度程序升溫。這類高分子多孔微球特別適用于有機(jī)物中痕量水的分析，也可用于多元醇、脂肪酸、脂類、膠類的分析。,.,22,色譜柱技術(shù), 色譜柱材料 柱內(nèi)表面處理 涂柱方法 毛細(xì)管柱固定相的固定化

10、毛細(xì)管色譜柱評(píng)價(jià) 常用的幾類色譜柱,.,23,色譜柱技術(shù), 色譜柱材料 Golay 第一根色譜柱（聚乙烯材料） 1960年，Desty 研制出第一臺(tái)玻璃毛細(xì)管柱拉制機(jī)。 1979年，Dandeneau報(bào)告了石英毛細(xì)管柱。 玻璃柱：內(nèi)表面吸附，催化活性來(lái)源 石英柱：（天然石英、人造石英）,.,24,色譜柱技術(shù),石英遇水易斷裂。 金屬材料：機(jī)械強(qiáng)度好，耐高溫。 重點(diǎn)屏蔽金屬表面的活性點(diǎn)。 首先，完成屏蔽金屬表面，完成柱惰化，改進(jìn)表面濕潤(rùn)性并成為可鍵合固定相表面。,.,25,色譜柱技術(shù), 柱內(nèi)表面處理 為什么進(jìn)行表面處理呢？ 表面處理的手段：采用柱內(nèi)表面粗糙化，水熱處理，毛細(xì)管內(nèi)表面鈍化。 內(nèi)表面粗

11、糙化：使表面增大，液相與表面的接觸角減小，改善固定液潤(rùn)濕性。,.,26,色譜柱技術(shù),水熱處理：將一定濃度的鹽酸灌進(jìn)柱內(nèi)，加熱瀝取。 毛細(xì)管內(nèi)表面鈍化：產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的層，以屏蔽柱表面的活性中心，使用與固定液有相似官能團(tuán)的鈍化試劑，改善固定液的潤(rùn)濕性。 了解硅烷化去活試劑。,.,27,色譜柱技術(shù), 涂柱方法（靜態(tài)法、動(dòng)態(tài)法、超動(dòng)態(tài)法） 靜態(tài)法 將固定液以合適的溶劑配制成涂漬溶液裝進(jìn)儲(chǔ)液罐中，儲(chǔ)液罐放進(jìn)加壓容器，待涂漬的毛細(xì)管垂直插入儲(chǔ)液罐的溶液中，通N2加壓使涂漬溶液慢慢壓入毛細(xì)管，溶液要充滿毛細(xì)管，柱一端嚴(yán)格排氣泡后，用膠封口。 制柱重復(fù)性好，柱效好，表面張力大 但制柱時(shí)間長(zhǎng)，充滿涂漬液的柱內(nèi)不

12、能有氣泡,.,28,色譜柱技術(shù),動(dòng)態(tài)法：涂漬液的濃度為10%60%，涂柱時(shí)，在涂柱裝置上將涂漬液壓入柱。 簡(jiǎn)單、快速，柱效、重復(fù)性較靜態(tài)法差，適于粘度較低的固定液的涂漬。 超動(dòng)態(tài)法： 高流速氣體使液栓快速通過(guò)柱子，當(dāng)液栓快速離開(kāi)柱子時(shí)，通N2吹12小時(shí)。適于大口徑厚液膜毛細(xì)管制備。,.,29,色譜柱技術(shù), 毛細(xì)管柱固定相的固定化 可以是原位交聯(lián)，也可以是固定相在柱內(nèi)表面發(fā)生鍵合。 交聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)：液膜穩(wěn)定；阻止固定液熱重排，柱效穩(wěn)定；交聯(lián)后的固定液分子排列有變化，交聯(lián)柱使用溫度高，流失?。徊灰妆蝗蹌_洗；物理和化學(xué)穩(wěn)定性好。,.,30,色譜柱技術(shù),交聯(lián)方法（縮合法，自由基引發(fā)，臭氧引發(fā)交聯(lián)，高能輻

13、射交聯(lián)） 一般采用自由基引發(fā)：交聯(lián)劑為過(guò)氧化物，偶氮化合物。 固體吸附劑需先與固定液一起制成涂漬液進(jìn)行交聯(lián)；液體吸附劑，先涂好柱，然后用N2把引發(fā)劑通入毛細(xì)管。,.,31,色譜柱技術(shù), 毛細(xì)管色譜柱評(píng)價(jià) 分離效率 涂敷效率 柱活性 酸、堿性 柱穩(wěn)定性 交聯(lián)效率,.,32,色譜柱技術(shù), 常用的幾類色譜柱 吸附型PLOT柱 OV-1柱 FFAP柱,.,33,色譜柱技術(shù), 吸附型PLOT柱 PLOT柱的制備方法 用化學(xué)處理內(nèi)管壁 制PLOT柱 從大內(nèi)徑玻璃管拉制毛細(xì)管制PLOT柱 管內(nèi)壁沉積多孔層物質(zhì)制PLOT柱 原位聚合制多孔高聚物PLOT柱,.,34,色譜柱技術(shù),不同的PLOT柱類型 氧化鋁，

14、分子篩，碳分子篩，硅膠，環(huán)糊精鍵合到硅膠柱， OPPLOT柱。 重點(diǎn)介紹一下氧化鋁和分子篩柱。,.,35,色譜柱技術(shù),Al2O3/KCl PLOT柱 對(duì)分離輕烴是非常有效的，尤其是碳四異構(gòu)體的分離是獨(dú)一無(wú)二的。 需對(duì)Al2O3的表面進(jìn)行處理。 一般用水、有機(jī)液體進(jìn)行鈍化處理，目前常用的是能與活性部位有很強(qiáng)親合力而本身又不會(huì)流失的無(wú)機(jī)鹽。,.,36,色譜柱技術(shù),Al2O3/KCl PLOT柱 進(jìn)行鈍化后，對(duì)輕烴的分離非常好，但載氣或樣品中的微量水會(huì)被吸收，導(dǎo)致保留值降低，分離度下降。 應(yīng)對(duì)樣品進(jìn)行處理和使用絕對(duì)無(wú)水無(wú)氧的載氣。 使用Al2O3/KCl PLOT柱的幾點(diǎn)注意事項(xiàng),.,37,色譜柱技術(shù),分子篩柱 分子篩是由不同陽(yáng)離子的堿金屬硅酸鋁制備，是一種沸石分子篩，pH大約10，按分子的大小進(jìn)行分離，常用作分離永久氣體。主要包括5和13x分子篩。 5分子篩：孔徑大小為5。分離機(jī)理為篩分機(jī)理和吸附動(dòng)力學(xué)機(jī)理。,.,38,色譜柱技術(shù),5分子篩具有很大的比表面積，對(duì)能夠形成偶極作用的化合物，如水，二氧化碳等有很強(qiáng)的吸附作用。 對(duì)5分子篩PLOT柱，當(dāng)載氣中有微量水時(shí)，可降低柱子的容量比，使分離能力下降，但不會(huì)傷害柱子。,.,39,色譜柱技術(shù),13x分子篩也可分離氧、氮。 常用于分析石腦油中的鏈烷烴和環(huán)烷烴。 對(duì)制備PLOT柱的涂層厚度有一定要求。 13x分子篩