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高分辨气相色谱简述

2020.3.29

HRGC在分离分析复杂有机化合物、天然产物、医药、环保等方面具有显著效果和特殊意义。与传统GC柱的主要差别在于HRGC柱是不装填充剂的空心柱,固定液相是涂渍或固定在柱管内壁上的。这种空心柱的渗透性很高,固定液量很少,这就使HRGC具有三大特点:分离效率高,一根20mm的色谱柱,总理论塔板数可达5万以上;分析时间短,与填充柱相比,可缩短若干倍;薄而均匀的固定液液膜,使柱流失的绝对量减少,因而信噪比得以提高。

(一)HRGC的色谱柱:最初使用的材料是不锈钢,操作方便,比较结实耐用,但对不少极性样品会有吸附并发生分解,成本也高,因而限制了它的应用范围。用玻璃作柱材料的螺旋形开管柱,可弥补不锈钢的一些不足,但易于破碎。熔融石英开管柱(Fused 
Silica Open Tubular Column,FSOT柱)对若干极性大、分子量也较大的药物也可不经衍生化而直接就能进行分离。开管柱(Open tubular column,Golay柱,空心柱)因柱管内径在0.2~0.8mm间,也称毛细管柱(Capillary column),但此名称不正确,因开管柱的主要特点不只是内径小,而是由于柱开口(即中空),因此通气性佳,无涡流扩散,可使用长柱,因而分离效率高,可称之为“高分辨”。此外,还有填充毛细管柱(Packed capillary column)和微填充柱(Micropacked column)它们的柱管内径也很小,严格讲,HRGC是指使用开管柱(包括涂壁开管柱和涂担体开管柱)的气相色谱法。常用的开管柱类型有:涂壁开管柱(Wall-coated open tubular column,WCOT柱):内径为0.05mm~0.53mm,内壁涂布固定相(SE30、OV-1、OV-225、Carbowax 
20M等),相膜厚0.1mm~8.0mm。缺点是柱容量低,不适于在室温下分析分子量很低的成分和永久气体。涂担体开管柱(Support-coated open tubular column,SCOT):内装10-3~10-4mm的固体担体,厚度一般为0.1mm,样品处理量大。多孔层开管柱(Porous-layer open tubular column,PLOT柱):似SCOT,但常分两步制备,先是多孔层的沉积,然后再涂布固定相,多孔层常由重的晶性沉积或玻璃粉熔结而成。与SCOT相同,PLOT柱容量大而柱效较低。固定化相开管柱(Immoblilizedphase open tubular column,IPOT柱):也称为不能提取相开管柱(Nonextractable phase open tubular column,NPOT柱):是在WCOT柱涂布后,将固定相进一步用横向交联或键合的办法,使之固化,形成更大、更稳定的大分子薄膜。此种柱可分为两大类:交联柱(crosslinking column)是在固定液相分子间进行共价连结;键合相柱(bonding phase column)是固定液相与支持物的表面连结。这两种开管柱比WCOT柱的优越之处在于:产生了稳定的涂层;得到了不可提取的涂层;使用温度往往要比未固化相柱的柱温上限约高30℃也可用作超临界流体色谱法或液相色谱法的固定相。

(二)开管柱的进样方式:由于柱系统特性不同(如内径、膜厚、样品容量、载气种类和线速度等)以及样品性质的差异(如组分的浓度范围、温度范围和稳定性等),需采用不同的进样方式和方法:1、分流进样(Split 
injection):受柱容量限制,在分析很纯或浓度很高的样品时,对WCOT柱就须分流进样,即样品进入汽化室后被汽化样品按一定比例分成两部分,大部分放空,仅小部分进入色谱柱。入口分流器为最常用,优点是使用方便;缺点是不适于痕量分析和宽沸程样品。 

2、无分流进样(Splitless injection):有两种形式:一种是直接无分流,全部样品在最短时间内完全汽化均匀混合后直接进入色谱柱。进样量能达1ml。迄今这种进样器为宽孔柱(内径0.33mm,膜厚0.5mm)和SCOT柱所广泛使用。

另一种是Grob型分流(溶剂效应),注入的样品在汽化室中汽化,但在开管柱入口端再度冷却,以液体捕集,并保持冷却;然后快速加热色谱柱进行“再进样”。此法的优点是特别适用于痕量分析,对宽沸程样品也能获得满意结果。缺点是操作较难,必须利用溶剂效应或冷阱;溶剂的选择和起始柱温的限制;以及洗脱时间很严格、不能定量回收等等。

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