气相色谱固定相解读

7.3气相色谱固定相7.3.1概述•气相色谱分离要得到满意的效果，必须同时考虑热力学和动力学两方面的因素。•热力学因素主要是被分离组分分配系数的差异，它由组分本身的性质与两相的性质所决定，也和分离的温度有关；而动力学因素则主要是与流速和各种实验条件的控制有关。•气相色谱中常见的气体流动相种类并不多，所以两相的选择主要是固定相的选择。本小节主要就讨论气－固、气－液两类固定相。7.3.2气－固色谱固定相•在气－固色谱中作为固定相的吸附剂有非极性的活性炭、石墨化炭黑、中等极性的氧化铝、强极性的硅胶等，近年来发展的苯乙烯（或乙基苯乙烯）与二乙烯苯共聚而成的高分子多孔微球，扩展了气－固色谱的应用范围。•常用的气－固色谱固定相详见下表表.7.3.2（1）气－固色谱固定相吸附剂分子筛A型X型GDX－01~04有机担体401，402化学组成N2O*CaO，Al2O3*SiO2Na2O*Al2O3*SiO2高分子多孔微球最高使用温度400℃200℃性质有强极性表面随聚合原料不同极性不同分析对象惰性气体（干冰温度下），H2、O2、CH4、CO等一般永久性气体及NO、N2O等气相和液相中水的分析，CO、CO2、CH4、C、C、C低级醇，H2S、SO2、NH3等使用前处理方法粉碎过筛后550～600℃马弗炉内烘2h（或350℃真空活化2h）170~180℃下烘去微量水分后在载气流中处理10~20h备注北京试剂厂，天津试剂二厂，上海试剂厂表.7.3.2（1）气－固色谱固定相吸附剂AmberliteXAD系列固定相活性炭（色谱专用产品）化学组成芳香族聚合物微球C最高使用温度300℃性质不同编号不同极性非极性分析对象气相和液相中水的分析，CO、CO2、CH4、C、C、C低级醇，H2S、SO2、NH3等惰性气体（－196℃）N2、CO2、CH4等永久性气体C、C烃类气体、N2O等（常温）使用前处理方法160℃烘烤2h后装柱备注美国有XAD1~8等各种产品，性能与国产GDX系列相似非色谱专用活性炭需经苯浸泡，水蒸气吹洗等复杂处理续表7.3.2（1）气－固色谱固定相吸附剂石墨化炭黑硅胶（色谱专用）氧化铝（色谱专用化学组成CSiO2*xH2OAl2O3最高使用温度500℃400℃400℃性质非极性氢键型极性分析对象分离气体、烃类及高沸点有机化合物一般气体，C1～C4烷烃，N2O、SO2、H2S、COS、SF6、CF2Cl2等气体（常温）氢同位素及异构体（－196℃）,C1～C4烷烯烃（常温使用前处理方法160℃烘烤2h后装柱装柱后200℃下通载气2h活化装柱前在600℃马弗炉内烘4h活化备注非色谱专用硅胶须用6mol/LHCl浸泡、蒸馏水洗、烘干等处理7.3.2气－液色谱固定相气－液色谱固定相是涂渍在惰性多孔性颗粒（称担体）表面的高沸点液体（固定液）。试样组分在载气与固定液两相中分配而达到分离。1.对担体的要求：大小均匀，化学惰性好，有一定的热稳定性和机械强度。2.对固定液的要求：（1）使用温度下挥发性极小（2）热稳定性好（3）与被测组分不发生不可逆反应，对被测组分有适合的容量因子K'N－非极性I－中等极性P－极性或：＋：极性－：非极性•规定：非极性的角鲨烷为极性0极性最大的β，β－氧二丙腈，为＋5。+5－+1极性逐渐减小3.固定液的极性选择原则：组分的极性与固定液的极性相似（相似相溶）原则。固定液极性分离组分主要作用力组分流出非极性非极性范德华力沸点高先流出极性极性偶极作用极性小先流出极性极性＋非极性非极性先流出氢键型固定液易形成氢键形成氢键能力小先流出特殊固定液复杂而难分离4.固定液的选择固定液：担体质量＝5:100～25:100。配比较低，形成液膜薄，传质阻力小，柱效高，分析速度也快，但负载量小，允许进样小。5.固定液的用量表7.3.2（2）常见的担体和固定液担体特点用途产地红色硅藻土担体6201担体，201担体PH7略呈酸性分离非极性和弱极性物质大连红光化工厂，上海试剂一厂釉化6201担体，301担体性能介于红色担体与白色担体之间大连红光化工厂，上海试剂一厂C－22保温砖比表面积4.1~6m2/g一般应用英国ChromosorbP比表面积4.0m2/g非极性物质的分离美国GaschromR比表面积4.1~6m2/g美国Chezasob比表面积3.0m2/g一般应用捷克续表7.3.2（2）常见的担体和固定液担体特点用途产地白色硅藻土担体101，102白色担体PH7略呈碱性适用于配合极性固定液，分析极性或碱性物质上海试剂一厂101,102硅烷化白色担体经过硅烷化处理分析氢键型化合物上海试剂一厂Celite545Chromosorb（A、G、W）比表面积1.0m2/g，极性小一般应用英国，美国续表7.3.2（2）常见的担体和固定液担体特点用途产地非硅藻土类Teflon－6聚四氟乙烯,比表面积10.5m2/g高极性物质，腐蚀性气体美国Dailflon聚三氟氯乙烯高极性物质，腐蚀性气体日本玻璃微球，硅烷化玻璃微球比表面积0.02m2/g，经硅烷处理分离高沸点物质和易分解物质上海试剂一厂续表7.3.2（2）常见的担体和固定液名称英文和牌号最高使用温度/℃常用溶剂相对极性适用对象（参考）角鲨烷（异三十烷）Squalane（SQ）140乙醚、甲苯0一般烃类及非极性化阿尔松L（真空润滑脂L）ApiezonL（APL）300苯、氯仿－高沸点烃类、酯类、醚甲基硅油silliconoil（DC－200,DC－500,OV－1,OV101）200～270甲苯、乙醚－非极性或弱极性化合物名称英文和牌号温度最高使用/℃常用溶剂相对极性适用对象（参考）二甲基硅橡胶dimethylphthalate300～320氯仿＋丁醇（1：1）＋1高沸点弱极性或非极性邻苯二甲酸二正丁酯dibutylphthalateDBP100二氯甲烷、丙酮＋2非极性和弱极性物邻苯二甲酸二异dinonylphthaalateDNP130二氯甲烷、丙酮＋2弱极性物质（醇、醛、酮续表7.3.2（2）常见的担体和固定液续表7.3.2（2）常见的担体和定液名称英文和牌号温度最高使用/℃常用溶剂相对极性适用对象（参考）磷酸三甲苯酯tricresylphosphateTCP130二氯甲烷、丙酮＋2弱极性物质（醇、醛、酮有机皂土Bentone－34200甲苯＋4芳烃聚乙二醇polyethylenegol（PEG或Carbowax）60~160丙酮、乙醇、氯仿氢键型极性化合物，醛、酮、酯，分离芳烃和非芳烃ββ＇－氧二丙腈oxydipr-opionile(ODPN)100甲醇、丙酮＋5芳烃和非芳烃分离，低级烃，含氧化合物7.4气相色谱分离条件的选择7.4.1载气的选择常见的载气有N2、H2、Ar、He等，根据被测组分的选用。若需用流速大的载气可用分子量小，扩散系数大的H2或He；相反若需载气流速小的载气，则可用分子量大，扩散系数小的N2或Ar为载气。7.4.2载气流速的选择可以通过H－u曲线来选择。为缩短分析时间，可选比u最佳稍大的载气流速。•进样量应控制在色谱柱负载范围和检测器的线性范围之内，其最低限根据检测器的灵敏度决定。一般地，液体试样量为0.1～5μL，气体试样量为0.1～7mL。•进样器具：一般采用微量注射器或气体进样阀。•进样速度：应该快速，一般一秒以内，以免原始区带过宽。•进样温度（汽化室温度）：应能使样品迅速气化，但不能分解。一般比柱温高20～70oC7.4.3进样量、进样方式和进样温度的选择7.4.4色谱柱柱长、柱径的选择•色谱柱（填充柱）的材质一般采用不锈钢或玻璃。•内径通常为3～6mm长度为1～3m。•柱长长可提高分离度（前面已知分离度与柱长的平方根成正比，而柱长又与分离时间成正比），因此在满足分离度要求的前提下，尽量采用短柱，以提高工作效率。欲分离的各组分在流动相和固定相的分配系数与温度有关，因此，色谱柱的温度是色谱分析操作中很重要的参数。具体见下面表格：7.4.5分离温度——柱温的选择表7.4.5柱温对分离效果的影响及选择柱温分离效果及影响选择过高各组分K'下降，分离度R下降1.接近或略低于组分的平均沸点的温度。2.绝不能高于固定液使用温度。3.程序升温。较低有利分离过低传质速率下降柱效下降，分析时间长，甚至导致组分在柱内冷凝残留