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毛细管色谱柱的使用技术及常见故障

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。
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  • 第1楼2004/06/09

    我想编辑一下方便大家看,但是怎么改不了你的文章啊!为什么啊?呵呵

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  • 第3楼2004/06/09

    一切显示正常啊!改了两次,版面都改好,就是确定后显示还是原来的样子,而且还没有显示LAST EDIT BY 2002JUNG。

    WHY?

    seavoh 发表:提示什么错误呢??

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  • 第4楼2004/06/09

    现在好了。

    我刚刚试着编辑了前两段,好像可以了。

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  • 第5楼2004/10/30

    谢谢小昭姐姐的资料!偶是新手,能否将你的资料给我发一些呢?偶的邮箱menghai66@sohu.com,谢谢!

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  • 第6楼2007/07/18

    我认为溶剂峰脱尾是分流比不好,增大分流比,样品脱尾是尾吹不好,适当增加尾吹,还有,毛细管的按装,前面伸入多少,后面伸入多少,是每个仪器都根据自己的情况作了固定的尺寸,不用作特殊说明,道理当然要讲,最主要的是让初学者按仪器的规定按装,根据进样,峰形调节分流,尾吹,隔垫吹扫,当然尾吹,隔垫,吹扫,每个仪器都有大致范围。

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