技術文章
GC色譜柱氣相分析的核心之一就是如何選擇合適的GC色譜柱,恐怕是很多小伙伴很頭痛的問題,今天就帶大家一起來了解下關于GC色譜柱的知識,希望可以對你的實驗工作起到幫助。
GC色譜柱構成
1、柱管
氣相色譜柱的柱管可以由玻璃、石英、不銹鋼或聚四氟乙烯等材料制成,其中石英和不銹鋼比較常見。毛細管柱通常使用石英材質作為柱管,因為它能耐高溫,而填充柱則使用不銹鋼材質柱管,以承受壓力。
2、填充物
毛細管柱:根據填充型固定液涂漬方法不同,可分為:
1) 涂壁開管柱(WCOT):將內壁經預處理,再把固定液涂在毛細管內壁上。
2) 載體涂漬開管柱(SCOT):為增大開柱管內固定液涂漬量,在管壁上涂一層很細的多孔性顆粒,然后在多孔性層上涂漬固定液,液膜厚,適于痕量分析。
3)多孔層空心柱(PLOT):在管壁上涂一層多孔性吸附劑固體微粒,不再涂固定液。實際是一種氣固色譜開柱管。現在也有一種大口徑開管柱,可容許更大樣品量,盡管柱效低些,但大大高于填充柱。
3、固定相
固定相可以是非極性、極性或手性材料,涂在毛細管內壁或多孔性顆粒上,它決定了分析物中各組分的保留行為。
4、柱端封口
兩端通常有精細的篩板或過濾器,防止固定相顆粒移動,同時允許氣體流動。
如何選擇GC色譜柱
如何選擇氣相色譜柱呢?
一般我們根據目標物的極性差異或者沸點差異選擇氣相柱產品。
如果目標物極性差異不明顯,沸點差異明顯,可選擇非極性-1或弱極性-5柱;
如果目標物沸點差異不明顯,極性差異明顯,可以選擇極性Wax柱;
如果目標物極性沸點都有差異,各種類型的柱子都可以嘗試。
毛細色譜柱的毛細管基本都是熔融石英材質,其他參數主要有:柱長、內徑、膜厚和固定相。
(1)色譜柱長度的選擇:一般來說,色譜柱長度從10-150米不等,可能還有更長的。
10-15米的短柱主要分析較簡單的樣品,或者一些有特定需求的樣品,比如PBDE樣品容易分解,一般可以選用15米的色譜柱,也可用10米的色譜柱。
30米色譜柱是常用的規格,大多數標準推薦的都是這個長度。
60-150米色譜柱,主要分析一些比較復雜的樣品,比如VOC多用60米柱子,之前做變性燃料乙醇,用到了150米的色譜柱,一個多小時出一針,一個樣品要做2針(平行),用時很久。
總之,柱子越長,分析時間越長。
(2)色譜柱內徑:主要有0.25mm、0.32mm及0.53mm三個規格。柱子內徑直接影響柱效和柱容量。
0.25mm:柱效較高,柱容量較低,能滿足常規檢測需求,是常用的規格。
0.32mm:柱效居中,柱容量也居中,不是很常用。
0.53mm:有點接近填充柱的效果。
(3)膜厚:膜厚的規格范圍比較廣,有的低于0.1μm,有的高于2μm,但是常用的規格還是介于0.25-0.5μm之間。膜厚直接影響各組分的保留時間和餾出溫度,膜厚大時,組分在固定相上的保留時間長,組分的保留時間就長。一般沸點高、樣品較簡單的選擇0.25μm及以下的膜厚;沸點低、組分多、樣品復雜的情況選擇1μm及以上的膜厚。
(4)固定液的選擇:固定液決定色譜柱的極性,一般分為非極性、弱極性、中等級性和強極性。根據相似相溶的原則,極性越相近,固定液對物質的吸附性越強,保留時間就越長。
非極性:各個品牌“-1"的型號基本都是非極性柱,一般為100%二甲基聚硅氧烷固定液。
弱極性:如“-5"型號,典型的是“5%-苯基-二甲基聚硅氧烷",有的還會帶有“乙烯基"。
中等級性:“-50"、“-1701"、“-225"等都屬于中等極性。
強極性:如“-FFAP"、“-WAX"等。
“-624"色譜柱是測試揮發性有機物的主流色譜柱,極性介于弱極性與中等極性之間,還有一款“-VRX"色譜柱,性能與“-624"類似。“-5"型號色譜柱被稱為萬能色譜柱,如果一時不知道用什么柱子時,不妨先用“-5"試一下。
如何判斷目標物的極性差異?
氣相色譜同樣遵循“相似相溶"原理,水的極性最大,根據物質水溶性可以判斷相對極性大小,比如不溶于水可認為是非極性,難溶于水可認為是弱極性,微溶于水/可溶于水可認為是中等極性,易溶于水或與水任意比互溶可認為是強極性。
常見的在FID上響應弱或無響應的物質有哪些,如何提升響應?
在FID上響應弱的有甲酸、乙酸等短鏈脂肪酸、長鏈脂肪酸以及甲醛等。
(1)短鏈脂肪酸,如甲酸、乙酸,碳氫在分子量中占比小,FID上響應較弱,同時直接進樣會損傷氣相柱壽命,可考慮甲酯化后再使用酸類專用柱SH-PolarD進行分析,或不衍生直接HPLC分析(Shim-pack Scepter C18);
(2)長鏈脂肪酸,如硬脂酸(十八烷酸),直接分析響應弱且出峰晚(分子量大,沸點高),根據AOAC的方法可以考慮衍生成脂肪酸甲酯(FAMEs)再使用脂肪酸專用柱進行檢測,脂肪酸專用柱可考慮SH-2560(100%雙氰丙基聚硅氧烷)、SH-2330(90%雙氰丙基/10%氰丙基苯基聚硅氧烷)和SH-FAMEWAX(聚乙二醇)。
(3)甲醛,可用2,4-DNPH衍生化處理,氣相可使用SH-5進行檢測,液相可使用Shim-pack Velox C18進行檢測。
對于制藥行業殘留溶劑和堿性物質檢測,可優先考慮哪些色譜柱?
氣相色譜柱主要有毛細柱和填充柱兩種,隨著毛細色譜柱技術的進步,填充柱已無優勢,在新發布或修訂的(氣相、氣質)檢測標準中,推薦使用毛細柱的標準占90%以上。