气相色谱柱选型指南

NNMMM

2018/07/03

私聊

气相色谱（GC）

为一个分析选择最合适的色谱柱可能是不确定的，有时是一件困难的事。
本文通过对气相色谱柱的四个主要参数，固定相、内径、柱长和液膜厚度的概述，提供简单的气相色谱柱选型方法，以供参考。

固定相的选择一般从极性和相互作用力进行考量。如果不确定要使用哪种固定相也无任何相关信息，可从非极性柱开始尝试。

固定相极性

非极性	DB-1（100%二甲基聚硅氧烷），DB-5（95%苯基-95%二甲基聚硅氧烷）
中极性	DB-17（50%苯基-甲基聚硅氧烷），DB-1701（14%氰丙基·苯基-甲基聚硅氧烷）
极性	DB-WAX（聚乙二醇），DB-FFAP（硝基对苯二甲酸改性的聚乙二醇）

■ 使用极性最弱的固定相能提供满意的分离度和分析时间
■ 使用极性与溶质的极性相似的固定相
■ 避免使用含有与选择性检测器产生高响应官能团的固定相
■ DB-1或DB-5、DB-1701、DB-17和DB-WAX以最少数量的色谱柱能覆盖最大范围的选择性
■ PLOT柱用于在高于室温的柱温下分析气体样品
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内径

内径/mm	0.10	0.18	0.20	0.25	0.32	0.45	0.53
理论塔板数/米	12500	6600	5940	4750	3710	2640	2240

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*溶质的最大柱效（k=5）

色谱柱内径对柱效、保留、压力、载气流速和容量都有影响。
当需要较高柱效时，使用0.15、0.18或0.25mm内径的色谱柱。0.15和0.18mm内径的色谱柱十分适用于泵容量低的GC/MS系统。内径较小的色谱柱具有的柱容量最小，并需要最高的柱头压。
当需要较高的样品容量时，使用0.32mm内径的色谱柱。与0.25mm内径的色谱相比，它们对于不分流进样或大体积（>2μL）进样时早流出的溶质有更佳的分离度。
只有在仪器配备大口径直接进样器并需要较高的柱效时，才使用0.45mm内径的色谱柱。特别适用于高载气流速的情况，比如吹扫-捕集、顶空进样器和阀进样的应用
只有配备大口径直接进样器时，才使用0.53mm内径的色谱柱。特别适用于高载气流速的条件，比如吹扫-捕集和顶空进样器。0.53mm内径色谱柱在恒定的膜厚情况下具有最高的样品容量
液膜厚度

色谱柱容量表（ng）

膜厚，μm	色谱柱内径，mm
	0.18-0.20	0.25	0.32	0.53
0.10	20-35	25-50	35-75	50-100
0.25	35-75	500-100	75-125	100-250
0.50	75-150	100-200	125-250	250-500
1.00	150-250	200-300	250-500	500-1000
3.00		400-600	500-800	1000-2000
5.00		1000-1500	1200-2000	2000-3000

柱膜厚度对保留、分离度、流失、惰性和柱容量有影响。
对于0.18-0.32mm内径的色谱柱，其平均或标准（即，不厚也不薄）膜厚为0.18-0.25μm，可用于大多数分析。
对于0.45-0.53mm内径的色谱柱，其平均或标准（即，不厚也不薄）膜厚为0.8-1.5μm，可用于大多数分析。
厚液膜色谱柱用于保留和分离挥发性溶质（如，轻质溶质、气体）。厚液膜色谱柱惰性更好，柱容量更大。厚液膜色谱柱表现了较高的柱流失，降低了使用温度上限。
薄液膜色谱柱用于降低高沸点、高分子量溶质的保留（如，类固醇、甘油三酯）。薄液膜色谱柱惰性较低，具有较低的柱容量和柱流失。
柱长

短柱10~15米	分离少于10个组份的样品
中长柱20~30米	分离10~15个组份的样品
长柱50米以上	分离50个组份以上的样品

柱长对柱效、保留（分析时间）和气体流速有影响。

如果不知道最佳长度，请先使用25-30米长的色谱柱

10-15米的色谱柱十分适用于分离含有很容易分离溶质的样品或含溶质较少的样品。内径很小的色谱柱通常长度较短以降低柱头压。

如果通过其它方法（较小内径、不同的固定相、改变柱温）不能达到满意的分离度时，应使用50-60米长的色谱柱。这种色谱柱适合分离含有很多组分的复杂样品。长的色谱柱的分析时间较长、费用较高。

固定相	极性	使用温度/℃	国内产品	对应国外产品	应用范围
100%二甲基聚硅氧烷	高惰性交联非极性	-60℃～320℃	SE30、OV-1、OV101	Rtx-1、BP-1、DB-1、HP-1、SPB-1	碳氢化合物、芳香化合物、农药、酚类、除草剂、胺、脂肪酸甲酯、GC/MS
5%苯基-95%二甲基聚硅氧烷	高惰性交联弱极性	-60℃～320℃	SE52、SE-54	DB-5、BP-5、HP-5、CPSil8CB、SPB-5、Rtx-5	碳氢化合物、芳香化合物、农药、除草剂、滥用药物等
7%氰甲基-7%苯基-甲聚硅氧烷	高惰性交联中等极性	-20℃～270℃	OV-1701	DB-1701、BP-10、HP-1701、CPSil19CB、SPB-1701、Rtx-170	农药、除草剂、药物、环境样品等
50%苯基,50%甲基聚硅氧烷	高惰性交联中等极性	-20℃～270℃	OV-17	DB-17、HP-50、CPSil9CB、SPB-50、Rtx-50	农药、除草剂、药物、环境样品等
25%氰乙基,75%甲聚硅氧烷	高惰性交联中等极性	40℃～240℃	XE-60		脂肪酸甲酯、碳水化合物、中性固醇等
25%氰乙基,25%苯基甲基聚硅氧烷	高惰性交联中等极性	40℃～240℃	OV-225	DB-225、HP-225、Rtx-225	脂肪酸甲酯、碳水化合物、中性固醇等
聚乙二醇	高惰性交联极性	20℃～240℃	PEG-20M	DB-WAX、HP-WAX、Carbowax20M、SUPELCOWAX10、CPWAX52CB	醇类、游离酸、脂肪酸甲酯、芳香化合物、溶剂、香精油等
聚乙二醇20M	高惰性交联极性	20℃～220℃	FFAP	DB-FFAP、HP-FFAP、Nukol、SP-1000、CPWAX58CB	醇类、挥发性游离酸、脂肪酸甲酯、醛、丙烯酸酯、酮类等