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气相色谱柱-填充柱的预处理及处理

2022.1.26

一、柱管材质及预处理
1.玻璃管柱及其预处理
玻璃管柱具有化学惰性好、制备的柱子柱效高等优点,缺点是脆弱易破碎,虽然玻璃柱的应用没有不锈钢柱普及,但被认为是一般分析应用中最好的制柱材料。玻璃管柱还能观察柱子的填充情况,以及使用过程中柱内填充和固定相的变化情况。如果柱子在使用过程中出现部分填料变色,色谱峰变宽,则可根据柱子使用情况做相应的调整。


玻璃表面有一些硅醇基团,可能对分析组分有一定的吸附性和催化性,一般需要经过脱活预处理,即将管柱用5%二甲基二氯硅烷的甲苯溶液浸泡数分钟,然后用甲苯、甲醇冲洗干净,最后用氮气吹干。


2.金属管柱及其预处理
金属管柱有不锈钢管、铜管、铝管柱以及金、银、钛、镍管柱。镍管柱兼顾了金属管柱的耐久性、韧性和玻璃管柱的惰性。铜铝管柱具有催化活性,使用较少不锈钢柱强韧不易破碎,是最常用的填充柱管材,其缺点足难以观察固定相装入柱后的情况。它特别适合分析脂肪酸酯、烃类化合物、永久性气体和有机溶剂,但对于一些强极性化合物,如果是痕量分析,应使用内壁经过抛光打磨的不锈钢柱。


使用不锈钢管内壁要特别洗净,其方法如下;将内壁用布条擦净的不锈钢管先用10%热氢氧化钠溶液浸泡,再用水冲至中性。进一步洗涤还可以用(1+20)稀盐酸浸泡,再冲洗至中性。也可用乙酸乙酯、甲醇、蒸馏水洗,然后用10%硝酸充填10min,用水洗到中性后,再用甲醇、丙酮洗,最后在氮气流中吹干。由于不锈钢中过渡金属的存在,类固醇和农药或许会发生分解。


3.塑料管柱及其预处理
塑料管柱采用聚四氟乙烯作为管材制成。这种管柱的优点是化学惰性最好,可用于分离不能在其他管柱上进行分离的组分(如化学性质活泼的含硫气体、HCl、卤素单质、HF)。其缺点是水蒸气、氧和氢等低分子量气体可在150℃以上从多孔的管壁渗入,使其中固体吸附剂受损坏;另外柱效颇低,其最高使用温度不可超过250℃。



二、固定相的制备
(一)固体固定相的制备
先将购买的固体固定相择除杂物,有些还要适当粉碎,除去粉尘(如分子筛),然后进行筛分;若需使之改性,则此时将相应的物质涂布在表面上;最后依规定的操作规程进行活化,储存即可。


二)液体固定相的制备
应将适量的固定液均匀地涂布在载体表面上,既使固定液很好地分散,又使载体表面的活性点被掩盖。在制备时,溶解固定液的溶剂体积不宜过大,以能润湿载体为好;沸点不宜过高,以免溶剂挥发时损失了固定液;化学性质要稳定,不与固定液起任何作用(例如有文献报道:QF-1、OV-210、SP-2401在丙酮中迅速分解,须用乙酸乙酯代替)。注意载体机械强度不高者,容易破碎,不仅增加消耗,而且破碎的载体还会呈现出活性点。


涂布固定液于载体的方法有蒸发法、回流法、过滤法、柱内涂渍法和气相涂渍法、化学交联法等,这里介绍主要的涂渍方法。


1.蒸发法
用溶剂溶解已知质量的固定液,可用热水浴加快溶解。将经预处理和过筛后的载体以旋转方式缓慢倒入溶解后的固定液,把溶液倒入布氏漏斗,抽真空去除溶剂,量取滤液的量,然后放置托盘自然晾干,或以红外灯烘烤,保留在载体上的固定相可以计算出来。这是最常用的方法,操作简便,但易造成涂布不匀,所以更适合浓度大或者黏度大的固定液。


2.回流法
将固定液加热冷凝回流,待固定液完全溶解后加入载体,继续回流,最后将载体和溶剂倒入烧杯,置于通风处自然烘干,此法适合溶解性能较差的高温固定液涂渍。


(三)填充柱的制备和老化
总体来说,装填充柱有两点要求:一是将固定相填充均匀、紧密、减少空隙和死空间;二是填充时不得敲打过猛,以免造成载体机械粉碎,致使柱性能变坏。


操作多采用抽真空装柱法,也称减压法,即将填充柱的一端塞好硅烷化的玻璃棉,将柱口接真空泵抽气,固定相从入口倾入(安装色谱柱时,注意不要接反,否则固定相将在柱中移动,使柱效发生变化),为防止潮湿空气进入,可接氯化钙和硅胶干燥塔。填充沸点较低的固定相时,则不宜用泵抽装柱,一般采用边装边敲打的手工法填装。填装聚四氟乙烯作为载体的固定相,需将固定相冷冻过夜,然后再0℃填装到色谱柱中。色谱柱的湿气先用干燥气体置换,以免0℃时色谱柱结冰,固定相结块。


加压法是将填充柱一端塞好硅烷化的玻璃棉另一端接填充池,而填充池连接氮气或空气钢瓶的减压阀。将固定相加入填充池,后压入填充柱内,同时用木棒敲打柱体以使其填充均匀。填充完后,连接填充池的这一端应与进样室相连,而另一端与检测器相连,不能接反。


老化色谱柱的目的是除去管柱内剩余的溶液、固定液的低沸程馏分及易挥发的杂质,同时使固定液更均匀地分布于载体或管壁上。老化的方法多采用气体流动法;将柱入口与进样室相连,出口勿接检测器,通以载气,以2~4℃/min程序升温至低于固定液最高使用温度20~30℃,老化12~24h,获得平稳基线,则表明老化已合格。


空心柱的老化与填充柱基本相同,参照执行即可。


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