GC色谱柱(8)

住后放在色谱仪柱室内，以410C/min速率升到适当温度（决定于不同引发剂）。保持一定时间进行交联固化。对液体引发剂的交联方法是：先按常规方法涂渍毛细管柱，涂好后用氮气通入引发剂液体，把引发剂蒸汽带入毛细管柱约2h。然后与上述的相同的条件交联。对蒸汽压较低的液体引发剂可直接加到固定液中。常用的引发剂如下几类：

过氧化物引发剂： 这类引发剂有过氧化苯甲酰（BP ）、过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化叔丁基（TBP）、过氧化2，4二氯苯甲酰（DCBP ）。BP和DCBP很活泼，可在较低的温度下进行交联。但缺点是会产生极性强的分解产物，改变固定液的极性，而且在甲基聚硅氧烷固定液中溶解度小，容易引起交联后的液膜不均匀，DCP和TBP分解温度高，反应活性小一些。但它们的分解产物为中性，对固定液和柱极性影响不大。DCBP 分解温度比TBP低一些，是值得推荐的引发剂。

偶氮化合物引发剂： 近年来研究表明多种极性和非极性固定液都可由偶氮引发交联，对固定液不会发生氧化，副产物对柱极性没有影响。这类引发剂主要有偶氮叔丁烷（ATB）、偶氮叔辛烷（ATO）、偶氮异丁氰（ATBN）和.偶氮叔十二烷（ATD）。其效果最好的是ATB和ATO 。

臭氧引发剂：这类引发剂适用于中等极性和非极性固定液。对于OV-1、SE-33、SE-54、OV-215等固定液只需室温即可固化交联。而对SE-30、OV-1701、SE-52和甲基氰丙基聚硅氧烷等固定液需在50—150℃交联[62]。臭氧也适合于含有甲苯基或乙烯基固定液的引发交联。但是由于O3要渗透到固定液中才能引发交联，因此适用于薄膜毛细管柱的交联。为减少柱子浪费，柱子可先经过评价，选质量好的再通臭氧交联。这种方法重复性好，设备简单，无残留副产物。此外，Schomburg[63]和Bertsch[64]等人曾提出用60Co高能照射法交联固定液。但由于这种方法费用昂贵，而且对极性固定液的交联效果不理想，对弹性石英毛细管柱的外涂层聚氯亚胺有破坏作用，所以该方法应用不多。

二、毛细管柱的质量评价

无论是自制的还是商品的毛细管柱，在使用前都要对其性能进行评价。能反映柱子综合性能的有三项主要指标，即柱效、表面惰性和热稳定性。但这三项指标数值随测试样品和操作条件而异。规定标准化的色谱参数和测试样品，才能准确地测量和客观地评价柱子性能。Grob[40,65]等人规定了标准化测试条件并且提出用各种极性、各种官能团的混合物进行测试，以便考核柱子的不同性能，如极性和酸碱性等。这些化合物包括醇类、醛类、酮类、酚类、游离醇、酯类、胺类、烷烃和芳香族化合物。目前一些色谱工作者和柱生产厂家采用Grob的检测实验方法。

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（一）毛细管柱的分离能力 柱效能常用每米柱长理论塔板数来衡量，柱的性能、理论塔板数的大小，很大程度上取决于操作条件，如载气性质、流速、柱温以及进样量等。 n/m=16(tR/wb)2/L; n/m=5.54(tR/wh)2/L. tR－色谱峰保留时间． wb－色谱峰峰底宽．

wh—色谱峰峰高一半处的宽度． L－柱长．

分离数 分解数是在碳原子数为n和n+1的两个相邻标准同系物的峰之间，使分离度达到时可插入组分峰的数目，它是一个易于测量的参数，既适用于恒温操作，也适用于程

序升温，程序升流速操作。测试的样品要根据固定液的性质来选择。分离数的公式为：

TZ?t(n?1)?tR(n)Wh(n?1)?Wh(n)?1

TZ与容量有关，常采用K=3时的TZ来比较柱效。

涂渍效率 涂渍效率是在最佳条件下，理论与实测塔板高度之比，用百分数表示为： CE%=H理论/H实测 × 100

它表明一根毛细管柱达到“理想性”的程度。一般性能好的柱子涂渍效率在80~100％之间。 （二）柱活性的考查 毛细管柱的活性主要是由于玻璃和石英内壁的硅烷醇基与极性组分中的氢或硅氧烷桥之间氢键的键合作用。另外由于在玻璃内存在金属氧化物所表现出的酸碱活性所引起吸附。这些峰将造成峰扩宽和托尾，响应值减小，对试样产生催化作用。采用Grob的测试方法，一次实验可以得到柱子的综合性能信息，即分离效率、吸附活性、酸碱度以及固定液液膜厚度等数据，包括某些定量的概念，适用于不同类型和不同固定液柱子的性能评价，由于该方法条件标准化，所得结果可以直接比较。Grob试剂组成和浓度，以及实验的标准条件分别见表2－11和表2－12。

表2－11 Grob实验混合物的组成

实验物质 甲基癸酸脂 甲基十一酸脂 甲基十二酸脂 癸烷 十一烷 （十二烷）* 辛醇-1

缩写符号 E10 E11 E12 C10 C11 C12 Ol 20ml正己烷溶剂中溶解的量（mg） 242 236 230 172 174 222 37

壬醛 2，3-丁二醇** 2，6-二甲苯胺 2，6-二甲苯酚 二环已基胺 2-乙基已酸 al D A P am S 250 380 205 194 204 242 *可代替C11以减少在极性固定液中可能出现的峰重叠 **溶于氯仿

表2－12 Grob实验方法的标准化测试条件

柱长（m） 10 15 20 30 40 50 H2作载气时甲烷流出时间（s） 20 30 40 60 80 100 升温速率(℃/min) 5.0 3.3 2.5 1.67 1.25 1.0 实验步骤为：柱室始温小于40℃，用甲烷来调节载气流速和合适的分流比。使甲烷流出时间的误差调整到表3-7所示时间的?5％之内。按表所示调节升温速率，注入样品量要使每一组分在2.0mg左右。注入样品后迅速将柱室升至40℃（薄液膜柱30℃），然后开始程序升温至达到终温。记录各组分的峰高，保留时间以及流出温度。可用流出峰的峰形和不对称因（As）来考查柱子的可逆吸附。

As?a?b (a?b)?(a?b)N2作载气时甲烷流出时间（s） 35 53 70 105 140 175 升温速率(℃/min) 2.5 1.65 1.25 0.84 0.63 0.5 式中a和b是从峰顶处画垂直线把基线分。为两半，前一半为a，后一半为b。As反映出与高斯峰的偏离程度，表示在流出过程中溶质和色谱柱之间发生的作用。也可用拖尾因子来描述可逆吸附的程度，即

TF% = (a’/b’) × 100

式中的a’和b’与上式中的a、b类似，只是在10%峰高处测量峰宽，前边为a’，后边为b’（见图2－5），TF越大表示脱尾越严重。

图 2－5 拖尾因子测定图

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c= 0.1h，h是峰高

柱子催化作用的测定比较困难。因为催化和吸附都会引起响应值减少。要区别催化作用还是吸附作用，可在不同温度下对各种官能团化合物进行色谱测定。吸附作用随温度升高而减弱，而催化作用随温度提高而加剧。

（三）毛细管柱热稳定性的考查 毛细管柱常常是在高温下或是程序升温到很高温度下使用。所以固定液涂渍的毛细管柱要具有良好的热稳定性。影响热稳定性的因素有两个方面。一是固定液本身的物理化学稳定性；另一方面是柱表面对固定液的催化作用会导致固定液的流失。玻璃表面的金属氧化物、碱可以使聚硅氧烷解聚。硼玻璃含碱量低，石英毛细管柱表面是纯净的二氧化硅，所以以其制成的毛细管涂渍柱的热稳定性一般都很好。 毛细管柱的热稳定性测试可采用流失速率试验。在程序升温条件下测量基线漂移，即把基线漂移随柱温变化画成曲线, 如图2－6所示。各种柱子要在相同的实验条件下测试才能比较结果。为了防止检测器的污染，程序升温的最终温度要比最高使用温度低20－30℃。

考察柱子的热稳定性也可采用在高温下使用后测定一些参数[66]，如测量容量比（K）和理论塔板数；检查固定液的分解程度和液膜均匀性是否破坏；用标准化合物测保留指数，考查固定液和去活层是否变化等。

图2－6 用Grob试剂测试混合物的色谱

色谱柱：SE－52

色谱峰：Diol－2,3-丁二醇，C10－正十烷，C8-OH－辛醇，C11－正十一烷，C9－OH－壬醇，DMP－2,6-二甲基苯酚，DMA－2,6-二甲基苯胺，E10－葵酸甲酯，E11－十一酸甲酯，E12－

十二酸甲酯

三、 毛细管柱的安装

（一）毛细管柱安装前的检查项目

（1）检查气瓶压力以确保有足够的载气、尾吹气和燃气。载气的纯度不低于99.995％； （2）清洁进样口，必要时更换进样口密封垫圈，进样口衬管和隔垫；

（3）检查检测器密封垫圈，必要时更换。如有必要，清洗或更换检测器喷嘴； （4）仔细检查柱子是否有破损或断裂。 （二）毛细管柱的安装

（1）从柱架上将色谱柱两端各拉出大约0.5 m，以用于进样口和检测器安装，避免色谱柱锐折；

（2）在柱两端安装柱接头和石墨密封垫圈，向下套柱接头和密封垫圈，离端口大约５厘米；

（3）标记和切割柱子。在柱距两端大约４－５cm处用标记笔标记，拇指和食指尽量

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靠近切割点抓牢，轻轻地拉并弯曲柱子, 柱会很容易折断。如果柱子不容易折断，不要用力强行折，换个在离柱端更远的地方再刻一下，使其折断口处光滑。为确保柱两头切口截面没有聚酰亚胺和玻璃碎片, 可用放大镜检查切口；

（4）在进样口安装色谱柱时，先查看仪器说明书找到正确的插入距离，并且用涂改液把这个距离标出来。将色谱柱插入检测器，用手指拧紧柱螺帽直到它固定住色谱柱，然后再拧螺帽1/4-1/2圈，这样当加压时色谱柱不会从接头脱出来；

（5）打开载气，确定合适的流速。设定柱头压力，分流比和隔垫吹扫至合适的水平。如果使用分流和不分流进样口，检查清洗分流阀至ON(开)状态，确认载气流过色谱柱，将色谱柱一端浸入丙酮瓶中检查是否有气泡；

（6）将色谱柱安装到检测器上时，查看仪器说明书所提供的正确插入距离； （7）检查有无泄漏。在未仔细检查色谱柱有无泄漏之前对柱子不能加热；

（8）清洗系统中的氧气至少数10 min，如果色谱柱被打开暴露到空气中很长时间（几天），那么需要更长时间（1~2h）来清洗系统以排除所有的氧气； （9）设定正确的进样器和检测器温度；

（10）设定正确的尾吹气和检测器气流。点火、打开检测器至ON状态下； （11）注射非保留物质[甲烷（FID）、乙晴(NPD)、二氯甲烷(ECD)、空气(TCD)、.氩气（质谱）]以检验进样器是否正确安装。如果出现对称峰则安装正确，如果有峰拖尾，重复进样口安装程序。 （三）毛细管柱的老化

（１）在比最高分析温度高20℃或最高柱温（温度更低者）的条件下老化柱子两h，如果在高温10min后背景不下降，立即将柱子降温并检查柱子是否有泄漏； （２）如果用Vespel密封垫圈的话，老化完后重新检查密封程度； （３）注射非保留物质以确定合适的平均线速度。 四 毛细管柱的保护

在使用毛细管柱过程中，主要是防止固定液流失，因为固定液流失会使柱效能降低。事实上色谱柱固定液流失是自然的、是热力学平衡过程。色谱柱固定液聚硅氧烷通过聚合物本身的取代基形成环状分子。聚合物碎片之间由于取代基作用也可形成一些短键聚合物碎片。当这些碎片从色谱柱流出，它们会被检测到，从而导致信号的增强。在毛细管柱使用的全过程中这种反应一直发生。因此，所有的色谱柱都有不同程度的流失。氧是导致严重柱流失的主要因素，在色谱分析时尽量减少色谱仪气路系统氧的含量、使用好材料的部件以及选择正确的操作条件，可降低柱固定液的流失，延长柱子使用寿命。下面介绍几点注意事项：

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