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气相色谱固定相
【来源/作者】周世红 【更新日期】2018-11-02

由于使用气-液色谱分析易得到对称性色谱峰,固定液的种类很多,对特定的分析项目易找到合适的固定液,并且组分保留值的重复性好,使气-液色谱成为应用最广泛的色谱法。

一、固定液

目前有200多种固定液用于GC中,其中最常用的固定液如表6—1所示。

(一)固定液的分类

在气相色谱中常用极性大小对固定液进行分类。固定液按相对极性,可分为非极性、中等极性、强极性和氢键型等四种类型。

(1)非极性固定液:只含有甲基或亚甲基的化合物,主要是饱和烃等。能溶解非极性和弱极性物质,主要用于分离非极性和弱极性物质。

(2)中等极性固定液:由较大的烷基和少量的极性基团或可以极化的非极性基团所组成的固定液,能溶解极性物质,无特殊选择性,可分析各类物质,最适用于分离中等极性物质。

(3)强极性固定液:含有强的极性基团和小的烷基,对极性物质溶解度很大,不溶或很少溶解非极性物质,主要用于分离极性物质。

(4)氢键型固定液:是极性固定液中的一类,对分析含氟、含氧、含氮化合物时,有显著的氢键作用力,形成氢键能力强的组分,保留时间长。

(二)固定液的选择

固定液的选择,目前尚无严格规律可循,一般认为可以按照“相似相溶”的原则来选择固定液,即根据被分离组分的极性或官能团与固定液的极性或官能团相似的原则来选择。

1、按极性相似选择

(1)对于非极性物质的分离:一般用非极性固定液,此时非极性物质中,各组分基本上按沸点顺序彼此分离,沸点低的先流出,对于同系物按碳数顺序流出,低沸点或低分子组分先流出。如果被分离组分是极性和非极性的混合物,则这时同沸点的极性组分先流出来。

(2)对于中等极性物质的分离:一般选用强极性固定液。各组分流出色谱柱的次序按极性排列。极性小的先流出,极性大的后流出。如果样品是极性和非极性组分的混合物,则非极性组分先流出;固定液的极性越强,则非极性组分越易先流出,极性组分越晚流出。

(3)对于能形成氢键的样品(如醇、酚、胺和水等)的分离:一般选择极性或氢键型的固定液。形成氢键力弱的组分先流出。

2、按官能团相似选择

对醇类化合物可选用聚乙二醇等醇类固定液,对酯类化合物则选用癸二酸二异辛酯等酯类固定液,对醚类化合物可选用庚二醇单异壬基苯醚为固定液。

3、同沸点或沸点相近化合物的分离

只能利用固定液的选择性。对于它们的分离,要选择极性完全与它们不同的固定液。例如分离同沸点的碳氢化合物,最好是选择强极性的腈类固定液,如采用β-氧二丙腈、β’-氧二丙腈;分离同沸点的极性物质,可选用非极性或弱极性固定液如角鲨烷、甲基硅油等。

4、同沸点、极性相差较大的组分分离

既可用非极性固定液,也可用极性固定液,使用非极性固定液时,极性物质先出峰,在极性固定液中,非极性物质先出峰。

5、其他选择方法

有时受到客观条件的限制,无法得到具有一定极性的单一固定液,在这种情况下,可使用“混合固定液柱”,包括混涂、混装和串联三种方法。

混涂是用两种性质不同的固定液按一定比例混合后,然后涂在担体上;混装是将分别涂有不同性质固定液的担体,按一定比例混合均匀后,装入色谱柱;串联是将装有不同液体固定相的色谱柱,串联起来使用。

二、担体

担体是一种具有化学惰性的多孔固定颗粒,它的作用是承担固定液。由于担体具有一个大的惰性表面,使固定液在其表面上呈薄膜状态,为建立气一液两相分配平衡提供了较大的场所。

(一)担体的分类和性能

担体可分为硅藻土型和非硅藻土型,食品分析中常用的担体是硅藻土型。它又可分为红色担体和白色担体两种。

(1)红色担体:红色担体表面孔穴密集,孔径较小,表面积大,比表面积为4m2/g,平均孔径为1μm,机械强度较好,能涂渍较多的固定液。但是红色担体的表面还存在着吸附活性中心,催化性也强,在分析极性物质时会有拖尾现象,一般红色担体涂渍非极性固定液,分析非极性或弱极性的混合物。

(2)白色担体:白色担体是疏松颗粒,表面孔径较粗,为8~9μm,比表面积只有1.0m2/g,机械强度不如红色担体,它的表面活性中心少,催化活性也较小,即有一个较为惰性的表面。一般白色担体涂渍极性固定液,分析强极性或氢键型化合物。

(二)担体的预处理

硅藻土型担体的表面并非是惰性的。表面存在着硅醇基团(Si—OH)和硅醚基团(Si—O—Si)以及少量金属氧化物,因此表面存在着氢键和酸、碱活性作用点,使担体有吸附性能,甚至能产生化学反应或催化反应。这样的担体若与极性固定液相配合,尤其是在固定液用量较低时,当分析极性组分时,极性组分不仅溶解在固定液的液膜中,而且还能被吸附在担体的表面上,造成柱效下降,保留值改变。因此担体(特别是红色担体)在使用前必须预处理,以除去担体表面吸附活性中心。预处理的方法有以下几种:

(1)酸洗法:用6mol/L的盐酸浸煮担体20一30min,然后用水洗至呈中性,烘干备用。酸洗可除去担体表面的铁等金属氧化物,酸洗担体主要用于分析酸类和酯类化合物。

(2)碱洗法:用5%的氢氧化钾-甲醇溶液浸泡或回流担体,用水冲洗至中性,烘干备用。碱洗可除去担体表面的氧化铝等酸性作用点,碱洗担体用于分析胺类等碱性化合物。应该注意的是非碱性物质如酯类,有可能被碱洗担体分解。

(3)硅烷化:将担体与硅烷化试剂[二甲基二氯硅烷(DMCS)和六甲基二硅胺(HMDS)]反应,除去担体表面硅醇所引起的活性吸附中心。在硅烷化担体上,涂布极性固定液时不易均匀,用量如果超过5%,柱效不好。硅烷化担体只能有效地涂布非极性或弱极性的固定液,并只能在270%以下使用。

三、固定相制备

(一)固定液的涂渍

将担体过筛后,根据固定液和担体的质量比(固定液配比,也称液担比),准确称取一定量的固定液,将它溶解在适当的溶剂(乙醚、氯仿、乙醇、丙酮等,可根据固定液标签确定种类)中,溶剂量应浸没所取的担体。待完全溶解后,将上述经过筛预处理的(按需要而定)一定量担体一次加入,迅速搅匀(在涂渍过程中,要避免用玻棒搅碎担体)。在适当温度下,不时搅动让溶剂均匀挥发,使固定液能均匀分布在担体表面,然后在通风橱中或红外灯下除去溶剂,待溶剂完全挥发后,则涂渍完毕。

(二)色谱柱的装填

将已洗净烘干的色谱柱一端用玻璃棉塞牢,包以纱布,与真空泵连接,在色谱柱的另一端,通过小漏斗,倒入已涂渍好的固定相,在装填的同时边抽气边轻轻敲击柱管,使固定相装得均匀而紧密,直至色谱柱装满为止。

(三)老化

固定相装入色谱柱后,不能马上使用,必须加热老化,以除去残余的溶剂以及某些易挥发性杂质,并使固定液能均匀牢固地分布在担体表面。

老化的方法是将色谱柱接入色谱仪气路中,使色谱柱在通载气情况下,在稍高于操作时的柱温,但又不超过固定液的最高使用温度极限的条件下,处理几小时至十几小时。老化时不得接通检测器。

参考资料:现代食品检测技术


【关键词】气相色谱,气-液色谱,固定相,国家标准物质网 

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