毛細(xì)管色譜柱基礎(chǔ)知識(shí)
“毛細(xì)管色譜柱效率低了，換什么型號(hào)的好呢？”
“這個(gè)色譜柱和原來的那個(gè)是同型號(hào)的？效果一樣嗎？”
“需要選用多長(zhǎng)、多大內(nèi)徑的色譜柱好呢？”
“這個(gè)色譜柱的高耐受溫度是多少呢？”
這些問題是所有色譜分析人員繞不過去的坎，你是不是也曾經(jīng)遇到過這樣的問題？
毛細(xì)管色譜柱色譜儀器的核心部件，說它是一個(gè)儀器的“心臟”絕不為過。色譜柱在整個(gè)檢測(cè)過程中起著樣品分離的作用，選用的是否合適決定這整個(gè)實(shí)驗(yàn)的成敗，因此，每個(gè)使用色譜的人員都應(yīng)該深入地地掌握毛細(xì)管色譜柱的基本知識(shí)。
毛細(xì)管色譜柱因固定相組成不同，其極性也各不相同，按極性不同可以分為三類：非極性、中級(jí)性和極性色譜柱。
分類
1、非極性色譜柱：
固定相: AT SE-30,AT OV-1
組成：100%甲基聚硅氧烷
應(yīng)用：碳?xì)浠衔?/span>
同類型號(hào)：DB(HP)-1、AC1、SPB-1、CPSIL5、DM-1、RT-1
使用溫度：50—300℃
固定相: AT OV-101
組成：100%甲基聚硅氧烷（膠體）
應(yīng)用：氨基酸、基油
同類型號(hào)：HP-101、AC1 、SP-2100
使用溫度：0—350℃
固定相: AT SE-52AT SE-54
組成：5%苯基甲基聚硅氧烷，1%乙烯基5%苯基甲基聚硅氧烷
應(yīng)用：多核芳烴、酚、酯、碳?xì)浠衔?、藥物、?/span>
同類型號(hào)：DB(HP)-5、AC5、SPB-5、DM-5、CPSiL8、Rtx-5
使用溫度：50—350℃
固定相: AT OV-1701
組成：7%氰丙基7%苯基甲基聚硅氧烷
應(yīng)用：藥物、醇、酯、硝基化合物
同類型號(hào)：DB(HP)-1701、AC10、DB-1701、SPB-1701、RT-1701、CP-Sil19CB
使用溫度：0—280℃
2、中級(jí)性色譜柱：
固定相： AT XE-60
組成：25%氰乙基甲基聚硅氧烷
應(yīng)用：酯、硝基化合物
同類型號(hào)：DB(HP) -225、AC225
使用溫度：0—280℃
固定相: AT OV-17
組成：50%苯基甲基聚硅氧烷
應(yīng)用:藥物、農(nóng)藥
同類型號(hào):DB(HP)-17、AC10
使用溫度:0—250℃
3、極性色譜柱：
固定相: AT FFAP
組成：聚乙二醇—TPA改性
應(yīng)用：酸、醇、醛、酯、腈、酮、基油
同類型號(hào)：DB(HP) –FFAP、SP-1000、Supecl-NUKOL、AC20
使用溫度：50—250℃
固定相: AT PEG-20M
組成：聚乙二醇—20M
同類型號(hào)：HP-Wax、DB-Wax、AC20
使用溫度：50—200℃
固定相: AT 農(nóng)殘Ⅰ號(hào)AT 農(nóng)殘Ⅱ號(hào)
應(yīng)用：六六六、DDT等八種、含磷類農(nóng)藥
同類型號(hào)：SPB-608、HP-608
使用溫度：25—300℃
內(nèi)徑
0.53mm：具有近似填充柱的負(fù)荷量，總柱效則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過填充柱。達(dá)到同樣的分離度時(shí)，0.53mm大口徑柱的分析時(shí)間顯著快于填充柱?？煞奖愕牟捎弥线M(jìn)樣或直接進(jìn)樣技術(shù)，適合于分析不太復(fù)雜的樣品，是填充柱理想的替代柱。
0.32mm：柱效稍低于0.25mm常規(guī)柱，負(fù)荷量大于常規(guī)柱的60%，用特制注射針可做柱上進(jìn)樣。
0.25mm：常用的內(nèi)徑規(guī)格。有較高的柱效，負(fù)荷量較低，必須分流進(jìn)樣或無分流進(jìn)樣。用于復(fù)雜多組份樣品分析。
0.20mm：柱效高,負(fù)荷量低，流失較小，適合與質(zhì)譜等靈敏檢測(cè)器聯(lián)用。
柱長(zhǎng)
5—12m 短柱：分離少于10個(gè)組份（不包含難分離物質(zhì)對(duì)）的簡(jiǎn)單樣品。
25—30m 中長(zhǎng)柱：分離10—50個(gè)組份的樣品。
60m 長(zhǎng)柱：分離大于50個(gè)組份或包含有難分離物質(zhì)對(duì)的復(fù)雜樣品。
膜厚
0. 1—0. 2μm 薄液膜：低負(fù)荷量，高溫下流失較小，適合于高沸點(diǎn)化合物的分析，適于配高靈敏檢測(cè)器。
0.25—0.33μm 標(biāo)準(zhǔn)液厚：一般商品柱的標(biāo)準(zhǔn)液膜。
0.5—5.0μm 厚液膜：較高的樣品負(fù)荷量，在高溫下流失較大，適于分析低沸點(diǎn)樣品。
固定相
毛細(xì)管色譜柱常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇，另外還有一類是小的多孔粒子組成的聚合物或沸石(例如氧化鋁、分子篩等)。
1、聚硅氧烷：
聚硅氧烷由于其用途廣泛、性能穩(wěn)定性，是目前常用的固定相。標(biāo)準(zhǔn)的聚硅氧烷是由許多單個(gè)的硅氧烷鏈接而成。每個(gè)硅原子與兩個(gè)功能集團(tuán)相連，常見的功能集團(tuán)為甲基和苯基，此外還有氰丙基和三氟丙基。這些功能集團(tuán)的類型和數(shù)量決定了色譜柱固定相的性質(zhì)。
基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的，相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。
若有其他取代基取代甲基時(shí)，該取代基的數(shù)量一般由一個(gè)百分?jǐn)?shù)來表示。例如：5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷表示其包含有5%的苯基集團(tuán)和95%的甲基集團(tuán)（“二”是表示每個(gè)硅原子包含有兩個(gè)特定集團(tuán)）。相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。
如果甲基的百分?jǐn)?shù)沒有表征，則表示它們的含量是100%(如50%苯基-甲基聚硅氧烷表示甲基的含量為50%)。相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP-50+、BPX-200、DB-17等。
2、聚乙二醇
聚乙二醇是另外一類廣泛應(yīng)用的固定相。有些我們稱之為“WAX”或“FFAP”。聚乙二醇的穩(wěn)定性、使用溫度范圍都比聚硅氧烷要差一些。聚乙二醇固定相色譜柱的壽命較短，而且容易受溫度和環(huán)境(有氧環(huán)境等)的影響。但由于它的極性比較強(qiáng)，對(duì)極性物質(zhì)有特殊的分離效能，所以仍是我們常用的固定相之一。
為了提高分離效能，還有用pH陽(yáng)離子改性聚乙二醇固定相。FFAP柱就是一類用對(duì)苯二甲酸改性的聚乙二醇作為固定相的(DB-FFAP)。這種色譜柱常用于分析分離酸性化合物。另外，我們也用堿性化合物對(duì)聚乙二醇固定相改性用來分析分離堿性化合物(CAM)。相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP-Wax、DB-Wax、Carbowax-10，HP-INNOWax、DB-WAXetr、Carbowax-20M，HP-FFAP、DB FFAP、OV-351等。
3、氣-固固定相
氣-固固定相就是在管壁表面粘合很薄一層的小顆粒物質(zhì)，通常叫做多孔層開口管(PLOT)柱。樣品是通過在氣—固固定相上產(chǎn)生吸附/脫附作用來分離的。它們常用來分離各種氣體及低沸點(diǎn)溶劑。
為常用的PLOT柱固定相有苯乙烯衍生物、氧化鋁和分子篩等。相應(yīng)的柱子牌號(hào)有：HP PLOT Al2O3“S”、HP PLOT Al2O3“KCl”、GS-Al2O3、CP-Al2O3/KCl、HP PLOT Q、HP PLOT U等。
4、鍵合和交聯(lián)固定相
為了改善柱子的性能，常采用鍵合和交聯(lián)的方式。交聯(lián)是將多個(gè)聚合物鏈單體通過共價(jià)鍵進(jìn)行連接，鍵合是將其再通過共價(jià)鍵與管壁表面相連。這樣處理的結(jié)果使得固定相的熱穩(wěn)定性和溶劑穩(wěn)定性都有較大的提高。所以，鍵合交聯(lián)固定相色譜柱可以通過溶劑的浸洗，從而去除柱內(nèi)的污染物。
固定相的使用溫度
1、聚二甲基硅酮類固定相：
OV-1 ,SE-30 (彈性體，OV-101 , SF96 , DC2000流體)，使用溫度上限為300C,但把溫度上限改為280℃，可使柱子壽命顯著延長(zhǎng)。一般來說，彈性體類固定液比流體類更穩(wěn)定些，SF96 , DC200因含有較高水平的殘留催化劑和不純物，不宜作GC/MS分析。
2、聚苯基乙基硅酮：
SE-52（彈性體，5％苯基），SE-54（彈性體，5％苯基，1％乙烯基），DC10（液體，35％苯基），OV-17(液體，50％苯基)實(shí)際上限250℃。SE-52、SE-54在280時(shí)穩(wěn)定性很好，常用于GC/MS分析，并能容納超負(fù)荷的大進(jìn)樣量。苯基含量增加、穩(wěn)定性要差點(diǎn)。
3、聚氰丙基硅酮是極性強(qiáng)的硅酮固定液：
OV225（液體，25％氰丙基，25％苯基），Silav10c、SP2340（液體，75％氰丙基），實(shí)際溫度上限是250℃。
4、聚乙二醇型（Carbowax orPEG）固定液：
聚乙二醇型（Carbowax orPEG）固定液是乙烯氧化物聚合體的混合物，其名稱反映了他們分子量變化范圍的平均值。Carbowax 20000（臘狀固體），FFAP（兩終端都是對(duì)苯二甲酸的Carbowax 20000），實(shí)際溫度上限是220℃。
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