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毛細管色譜柱基礎知識
毛細管色譜柱基礎知識
“毛細管色譜柱效率低了，換什么型號的好呢？”
“這個色譜柱和原來的那個是同型號的？效果一樣嗎？”
“需要選用多長、多大內徑的色譜柱好呢？”
“這個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，你是不是也曾經遇到過這樣的問題？
毛細管色譜柱色譜儀器的核心部件，說它是一個儀器的“心臟”絕不為過。色譜柱在整個檢測過程中起著樣品分離的作用，選用的是否合適決定這整個實驗的成敗，因此，每個使用色譜的人員都應該深入地地掌握毛細管色譜柱的基本知識。
毛細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
應用：碳氫化合物
同類型號：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）
應用：氨基酸、基油
同類型號：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
應用：多核芳烴、酚、酯、碳氫化合物、藥物、醇
同類型號：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
應用：藥物、醇、酯、硝基化合物
同類型號：DB(HP)-1701、AC10、DB-1701、SPB-1701、RT-1701、CP-Sil19CB
使用溫度：0—280℃
2、中級性色譜柱：
固定相： AT XE-60
組成：25%氰乙基甲基聚硅氧烷
應用：酯、硝基化合物
同類型號：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
應用:藥物、農藥
同類型號: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
應用：酸、醇、醛、酯、腈、酮、基油
同類型號：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：HP-Wax、DB-Wax、AC20
使用溫度：50—200℃
固定相: AT 農殘Ⅰ號AT 農殘Ⅱ號
應用：六六六、DDT等八種、含磷類農藥
同類型號：SPB-608、HP-608
使用溫度：25—300℃
內徑
0.53mm：具有近似填充柱的負荷量，總柱效則遠遠超過填充柱。達到同樣的分離度時，0.53mm大口徑柱的分析時間顯著快于填充柱。可方便的采用柱上進樣或直接進樣技術，適合于分析不太復雜的樣品，是填充柱理想的替代柱。
0.32mm：柱效稍低于0.25mm常規柱，負荷量大于常規柱的60%，用特制注射針可做柱上進樣。
0.25mm：常用的內徑規格。有較高的柱效，負荷量較低，必須分流進樣或無分流進樣。用于復雜多組份樣品分析。
0.20mm：柱效高,負荷量低，流失較小，適合與質譜等靈敏檢測器聯用。
柱長
5—12m 短柱：分離少于10個組份（不包含難分離物質對）的簡單樣品。
25—30m 中長柱：分離10—50個組份的樣品。
60m 長柱：分離大于50個組份或包含有難分離物質對的復雜樣品。
膜厚
0. 1—0. 2μm 薄液膜：低負荷量，高溫下流失較小，適合于高沸點化合物的分析，適于配高靈敏檢測器。
0.25—0.33μm 標準液厚：一般商品柱的標準液膜。
0.5—5.0μm 厚液膜：較高的樣品負荷量，在高溫下流失較大，適于分析低沸點樣品。
固定相
毛細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、性能穩定性，是目前常用的固定相。標準的聚硅氧烷是由許多單個的硅氧烷鏈接而成。每個硅原子與兩個功能集團相連，常見的功能集團為甲基和苯基，此外還有氰丙基和三氟丙基。這些功能集團的類型和數量決定了色譜柱固定相的性質。
基本的聚硅氧烷是由100%甲基取代的，相應的柱子牌號有：HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。
若有其他取代基取代甲基時，該取代基的數量一般由一個百分數來表示。例如：5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷表示其包含有5%的苯基集團和95%的甲基集團（“二”是表示每個硅原子包含有兩個特定集團）。相應的柱子牌號有：HP-5、BP-5、DB-5、SE-54等。
如果甲基的百分數沒有表征，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%)。相應的柱子牌號有：HP-50+、BPX-200、DB-17等。
2、聚乙二醇
聚乙二醇是另外一類廣泛應用的固定相。有些我們稱之為“WAX”或“FFAP”。聚乙二醇的穩定性、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境(有氧環境等)的影響。但由于它的極性比較強，對極性物質有特殊的分離效能，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陽離子改性聚乙二醇固定相。FFAP柱就是一類用對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聚乙二醇固定相改性用來分析分離堿性化合物(CAM)。相應的柱子牌號有：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，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。相應的柱子牌號有：HP PLOT Al2O3“S”、HP PLOT Al2O3“KCl”、GS-Al2O3、CP-Al2O3/KCl、HP PLOT Q、HP PLOT U等。
4、鍵合和交聯固定相
為了改善柱子的性能，常采用鍵合和交聯的方式。交聯是將多個聚合物鏈單體通過共價鍵進行連接，鍵合是將其再通過共價鍵與管壁表面相連。這樣處理的結果使得固定相的熱穩定性和溶劑穩定性都有較大的提高。所以，鍵合交聯固定相色譜柱可以通過溶劑的浸洗，從而去除柱內的污染物。
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。一般來說，彈性體類固定液比流體類更穩定些，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)實際上限250℃。SE-52、SE-54在280時穩定性很好，常用于GC/MS分析，并能容納超負荷的大進樣量。苯基含量增加、穩定性要差點。
3、聚氰丙基硅酮是極性強的硅酮固定液：
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（兩終端都是對苯二甲酸的Carbowax 20000），實際溫度上限是220℃。