主题：【分享】气相色谱柱的分类和使用

色谱柱关键参数

气相色谱柱的关键参数有固定相、内径，长度和液膜的厚度。

固定相

固定相由固体吸附剂或涂有固定液的担体构成。担体是一种多孔性化学惰性固体，用来支撑固定液。担体的特性是表面积大、有化学惰性、热稳定性，孔隙结构和浸润性。担体分为一般分硅藻土和非硅藻土两大类。

固定相一般是具有活性的多孔性固体的物质，主要有三类：吸附、高分子聚合物、化学健合固定相，由固定液涂敷在载体表面上。

常用的气相色谱柱是化学健合固定相，主要是聚氧硅氧烷和聚乙二醇。选择这类色谱柱理论上遵循相似性原则，即非极性固定相分析非相性物质，极性固定相分析极性物质，含芳香基团的固定相分析芳香物质。这类固定相与分析物之间存在三种作用力：色散力、偶极力和氢键作用力。

固定相的选择性由这三种作用力决定。色散力主要和溶剂沸点有关；偶极矩和溶剂极性有关；氢键和溶剂结构有关。
简单来说，分离两个沸点相近、极性较小的溶剂，推荐采用甲基（DB-1）或者苯基（DB-5）色谱柱；分离两个极性强且氢键不同的化合物，推荐采用氰苯基（DB-624）或者PEG色谱柱。

固定相的极性由取代基团的极性及其相对量确定。极性影响被分析物的保留，对于挥发生相似的被分析物，与固定相极性相似的溶质具有更强的保留，反之亦然。

内径

毛细管柱的内径直接影响到理论塔板数、分离度、保留时间和柱头压力等参数。
由理论公式可以得到，柱子内径大小与柱效成反比，分离度与理论塔板数的平方根成正比，分析物的保留时间与柱子内径成反比，柱头压力是柱内径的负二次方函数，载气的流量设置也会根据柱内径进行优化。
柱子内径常规有0.18 mm、0.25 mm、0.32 mm、0.53 mm，小内径有较高的理论塔板数，但也会有较高的柱头压力。高载气流速时使用大内径的柱子，同时也会有较高的样品容量。

液膜厚度

柱子液膜厚度影响分析物的保留特性、分离度、流失、惰性和容量。
一般情况，液膜厚度与保留时间成正比，对于低沸点的分析物，厚度越大保留越强。液膜厚度大的毛细管柱流失水平也高，同时惰性也强，使用较厚度液膜的柱子可以减少峰拖尾。
常规的液膜厚度有0.12μm、0.4μm、1.2μm、5.0μm，对于0.18~0.32mm 内径的毛细管柱，一般膜厚为0.18~ 0.25μm，适用于大多数样品分析。对于0.45~0.53mm 内径的毛细管柱，一般膜厚为0.8~1.5μm，适用于大多数样品分析。
长度
毛细管长度会影响柱效、分离度、保留时间和载气压力。柱子长度与理论塔板数成正比，理论上增加柱子长度可以增加分离度，也会增加保留时间。柱子的压力与长度成正比。
15m长的毛细管柱用于简单分析物的分析，30m长的毛细管柱可以用于30-50个组成的分析，更复杂的分析物可用大于50m毛细管柱。
                                                                                         
                                                                                            色谱柱保护与使用

气相色谱柱的保护影响到样品分析结果的重现性和准确性，主要包括色谱柱正确安装、老化、使用和保存。

                                                                                            色谱柱安装和老化

毛细管柱安装时要避免进口处有污染物，因此使用前要有毛细管切割，切割时要平整圆滑，切去进口和出口处1-2cm。装柱时进口端要离石墨垫4-6mm，检测端到顶后往回拉1mm左右。然后拧紧1/4-1/2圈，手拉色谱柱不动为好。

新色谱柱使用前需要有老化的过程。涂壁开管柱和多孔层开管柱的老化稍有不同，涂壁开管柱老化过程中可以接FID和TCD检测器，其它MS、ECD、PCD检测器不可接色谱柱。多孔层开管柱老化时载气宜低流速慢慢升至高流速，同时不接检测器，防止该类型色谱柱颗粒物污染检测器。

色谱柱老化时先用载气吹扫15分钟，然后炉温从50度升至老化温度，升温速率5度或10度每分钟，老化温度保持30min，运行多个循环，直到基线稳定，也可老化温度保持2个小时。最终老化后，获取2-3张流失曲线，基线平稳后，色谱柱老化结束。

                                                                                          色谱柱损伤和使用

正确的色谱柱使用对于色谱柱的寿命至关重要。色谱柱的损伤包括热损伤、氧损伤、污染、化学损伤和物理损伤。色谱柱损伤后会影响色谱柱的柱效和分离度。

热损伤是指过高的温度会导致固定相裂解，骨架断裂。措施是严格按照色谱柱的说明书，使用时不超过其最高温度。

氧损伤是指在氧存在的条件下，破坏固定相的化学键，是不可逆的损伤。主要表现为基线高、基线噪声大、峰形变差、不出峰和保留时间漂移等。措施是保证载气的纯度(>999.995%)、安装捕集阱和保证进样口密封。氧损伤有可能导致色谱柱彻底破坏，这时只能更换新色谱柱。

污染损伤主要来源于被分析样品。措施是进行样品的前处理，将污染物提前处理掉；再者是更换耗材、隔垫、衬管和分流平板；还有就是进行多次的色谱柱老化或使用保护柱；使用保护柱也可以将样品污染物尽量隔离在色谱柱进口处。

化学损伤是指色谱柱固定相受到化学物的损伤。被分析物中如含HCl, NH3, KOH, NaOH, H2SO4, HF, H3PO4, HNO3等酸碱试剂，会造成色谱柱的损伤。在进行分析时，要尽量避免使用含CF3COOH，CF3CF2COOH，CH3CF2CF2COOH等试剂的样品。

被分析样品尽量选用有机溶剂作为稀释剂，不选用水。PLOT 柱Q/U模式可以进行水样分析，检测器MSD、NPD和ECD要避免分析水样。水样分析时进样量要控制在0.5μL以下，进样口温度要高于250度；水样中不能含有酸、碱、盐等不挥发性物质。

物理损伤指保存时毛细管过于紧绕导致折断，或者放置不当导致其它情况折断。毛细管的外部涂有聚酰胺层，可保护毛细管弹性，不易折断。

                                                                                            色谱柱保存



色谱柱保存时要降温到50度以下，拆下色谱柱后要两端封住，室温保存，再次安装时两端要截去1-2cm。