毛细管色谱柱的使用技术及常见故障

shime

2004/06/09

私聊

气相色谱（GC）

1．毛细管的安装

毛细管柱的安装常为人们所忽视，往往会出现作填充色谱柱多年的技术人员，刚使用毛细管柱时，做出的色谱图还不如填充柱的色谱图，这使人们很难理解。但究其原因，多数是由于毛细管柱的安装和操作上的毛病，而不是柱子本身和仪器系统的问题。因此，一根好的毛细管柱和设计得很好的色谱系统，还必须使柱子在系统中安装得合理，才能做出好的结果。

1.1毛细管柱与进样器的连接
对于分流进样，毛细管柱的入口端一定要伸过分流进样器的分流出口，亦就是使毛细管柱的入口处于载气的高流速区域。如果毛细管柱的入口在分流进样器的分流出口以下，处于载气的低流速区域，得到的色谱图还不如填充柱，所以必须将毛细管的入口伸过分流进样器的分流出口，这样才会得到尖锐的峰形。

对于分流/不分流进样，毛细管的入口应接到进样器的底部，这样可以使汽化管中的样品完全进入柱子，也不会出现气流清洗不到的“死区”。

1.2毛细管柱与检测器的连接

在毛细管连接到检测器之前，先接通载气，看一下柱子的出口是否有载气通过，（将柱子出口浸入清水中看是否有气泡出现）如果没有载气从柱子出来，说明柱前的系统中有的地方漏气或柱子堵塞，应找出原因加以解决。然后将柱子的未端尽可能的伸到检测器（FID）的喷嘴以下的1~2厘米处（但不能超过喷嘴，并使柱子的出口处于气流的最高流速区域（即氢气引入口以上），如果柱子不能直接伸到检测器的喷嘴下1~2厘米处，但必须伸到尾吹气入口的上部使柱子的未端处于气流的高速区域。

1.3分流比的测定与选择

分流比可以定义：样品完全汽化时与载气充分混合后，样品通过分流进样器进入柱子

的流量FC与通过分流器的流量F分流之比：

　　分流比= FC/F分流　　（式1）

有的人把分流比定义为：样品进入汽化室后，进样器中总的流速=FC十F 分流与柱

流速FC之比：

　　分流比=FC/（FC +F分流）　　（式2）

例如，柱子出口流速为1ml/分，分流器放空的流速为99ml／分，则分流比为100:1 ，因

为柱流速FC比分流流速小得多，所以(式1)、（式2）的结果很相近，FC和F 分流可通过

皂沫流量计测量。如果载气通过毛细管柱的流量很小，用皂沫流量计不容易测量，FC也可

以通过计算求出：
　　
　　　　FC= 60uπr2

其中u为载气的平均线速度，单位厘米／秒。u可以通过进样后用某物质的保留时间求得，

某物质可以用甲烷、甲醇等均可，要求是色谱柱对该物质的吸附要小，一般以甲烷为宜，

具体计算方法为：

　　　　 u=柱长（厘米）/保留时间（秒）

分流比及分流有大小靠分流阀进行调节，选择适当的分流比也很重要。如果分流比很

小，样品大多数进入柱子、容易使峰变宽，形成前伸峰。分流比一般选择在1:100~200之

间，这时样品的起始组分的谱带扩展很小，出峰尖锐。对一根0.25mm内径的毛细管柱，

用N2作载气，最佳流速0.3~0.4ml/分，则分流流量调到50ml/分左右即可。在毛细管分流

进样系统中一般以柱头压力来恒量柱流量的大小，下表给出一些常用的毛细管柱在标准线

速度的情况下的柱头压力：

　　　　柱内径
柱长度　　
0.2mm　　
0.25mm　　
0.32mm　　
0.53mm
15m　　0.06Mpa　　0.039Mpa　　0.024Mpa　　0.009Mpa
25m　　0.1Mpa　　0.065Mpa　　0.04Mpa　　0.016Mpa
30m　　0.13Mpa　　0.08Mpa　　0.048Mpa　　0.019Mpa
50m　　0.22Mpa　　0.14Mpa　　0.08Mpa　　0.032Mpa

上表所使用的载气为氮气，线速度为20cm/秒。或氢气，线速度为40cm/秒。

1.4尾吹气流量的测量与选择

毛细管色谱分析用FID检测器时，一定要加尾吹气，一般用空气或N2气。加尾吹气

的作用之一是减少柱后死体积对色谱峰造成的扩散，之二是保证FID有合适的氮氢比。FID

系质量型检测器，适当地增加尾吹气可提高检测的灵敏度，但尾吹气太高，会引起

基线不稳以至灭火，

尾吹气流速对峰高的影响

尾吹气太低，会引起色谱峰拖尾、对毛细管柱效损失大大。尾吹气流量一般在20-30ml比

较适合，可用皂沫流量计来测量。

1.5 毛细管柱的老化

涂渍好的毛细管柱首先要经过充分的老化，以除去固定液中的低分子量物质，一般商

品毛细管柱，在制造出厂前都已经过充分老化；但柱子一经从仪器上拆卸下来，较长时间

接触空气，在下一次使用之前，最好以较低的初始温度程序升温至最高使用温度老化2—3

次。各种固定液因其性质和生产厂家不同而最高使用温度有所不同，所以要注意毛细管柱

的说明，生产毛细管柱的厂家应注明最高使用温度。

老化中应注意载气的流速不易过大，否则会破坏均匀的液膜。一般非极性柱在250℃

以下老化使用，可用普通氮气，在250℃以上高温使用时，必须使用高纯氮气或普通氮气

经脱氧后使用，以延长柱子的使用寿命。对极性柱，尤其是PEG类（聚乙二醇）、FFAP、

含氰基的固定液（OV225、•OV275），一定要用高纯氮气（最好高纯氮气经过脱氧，）99.99%

否则，固定液很快被氧化，以致不能使用。
1.6交联毛细管柱的清洗

交联毛细管柱最重要的优点是当柱被可溶性有机重组分污时，可以用溶剂清洗除去污

染物，使柱得以再生，根据污染的性质，可适用非极性溶剂（如正戊烷）或极性浴剂（如

二氯甲烷、丙酮、苯等）。
清洗方法：将溶剂装入小瓶的2/3处，把毛细管的出口端（接检测器的一端）刺过青

霉素的橡皮盖插入溶剂底部。（青霉橡皮盖较硬，不易被弹性石英毛细管刺透，可用一金属

丝或注射针预先刺透，在留的痕迹处插入石英毛细管）。接着用25ml或50ml的注射针，

向小瓶内压入空气，溶液即会压入柱内，直全部溶剂从柱中流出，（如果是20米以上的大

口径毛细管柱，再加一次溶剂清洗) 随后，将柱从小瓶中拉出与仪器的进样连接，用载气

将柱中的溶剂吹干后，再把柱的另一端与检测连接。用程序升温的方式老化l～2次，即可

使用。

清洗过程应注意：①溶剂必须用分析纯试剂；②溶剂在柱浸泡时间不能过长，以防止

固定液液膜溶涨，使柱效下降。

图4清洗方法示意图

1．25或50ml注射器　　2．青霉素小瓶　　3．毛细管柱
　　　　

1.7毛细管色谱分析中常见故障及排除

1.7.1进样不出峰

　　这是最常见的问题之一，主要原因有以下凡个方面：

　　漏气：进样隔垫、柱子两端的接头以及放空针形阀前的连接处漏气。

火焰熄灭：调节氢气或尾吹气流量的大小，看记录笔是否向一边偏移，如笔不动，说

明火熄了或火没点着。

　　电路不正常：离子线、放大器、记录仪连线接错或接触不好，放大器有问题。

系统堵塞：在上述情况均正常时应怀疑系统堵塞，样品没有进到检测器，先检查柱后

是否有气流通过，如果没有气流通过，可能柱子堵塞，从柱后折断1~2厘米，仍不通气，

再检查柱前是否堵塞，在确认柱子通气的情况下，检查柱子到检测器的连接管路是否堵塞。

尾吹气没加上：调节尾吹流量，如果记录笔不动（在保证火点着和仪器正常情况下），

应怀疑流量不够。关掉氢气和空气，喷嘴口若没有气流，证明是气路堵塞或尾吹管路堵塞。

灵敏度太低；可能高压没加上，绝缘不好等仪器本身的问题，也有操作上的原因，高
阻太低，衰减大大，记录仪满刻度毫伏数大大等。毛细管色谱常用10 ~10 欧姆的高阻，

衰减尽可能小，记录仪满刻度1毫伏（噪音可允许的情况下）。如果记录仪满刻度只有5毫

伏或10毫伏，衰减可相应小一些或高阻高一挡。

另外，柱子从中间断开。样品浓度大低、放空流量太大。注射针堵塞等原因都可能造

成不出峰。

1.7.2色谱峰拖尾，
　　拖尾峰引起的原因比较复杂，毛细管柱和仪器系统都可能引起拖尾。

柱子两端安装不正确，没有超过分流点和尾吹点；或者是安装好后又在接头处断裂；

柱外死体积较大；尾吹气流量小，样品在柱内或者系统内壁非线性吸附；汽化室污染，此

时应检查柱子的连接是否正确，有无断裂，尾吹气流量是否合适，强极性组份在金属、载

体、固定液和载气以及固定液和玻璃界面上都会发生吸附作用，这些表面吸附作用可以通

过表面纯化来解决。最好是将系统全玻璃化，并使用石英毛细管柱，或将样品适当地转化。
　　　　
图5拖尾峰和前伸峰

前伸峰是由于进样量太大，柱子超负荷，进样器或柱温太低引起的、只要提高仪器的

灵敏度，减小进样量，提高进样器温度或柱温，就能或少解决色谱峰的前伸问题。

精
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