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  • 發布時間:2019-12-27 20:43 原文鏈接: 氣相色譜儀固定相(一)

    氣相色譜儀分析中,某一多組分混合物中各組分能否完全分離主要取決于色譜柱的效能和選擇性,而選擇性在很大程度上取決于固定相選擇是否適當。氣相色譜儀固定相有液體固定相和固體固定相。

     

    氣相色譜儀液體固定相

     

    氣相色譜儀液體固定相由載體和固定液組成。

    一、載體:

    載體是一種化學惰性的固體顆粒,提供一個承擔固定液的惰性表面,使固定液以薄膜狀態均勻分布在其表面上。

    1、對一般載體的要求:

    (1)比表面積大,孔穴結構好。

    (2)表面沒有吸附性能或很弱。

    (3)不與被分離物質和固定液發生化學反應。

    (4)熱穩定性好,粒度均勻,有一定機械強度等。

    2、載體類型:

    載體可分為硅藻土載體與非硅藻土載體。

    (1)硅藻土載體:

    硅藻土載體是天然硅藻土經鍛燒等處理而獲得的具有一定粒度的多孔性固體微粒。因處理方法不同分為紅色載體和白色載體。

    1)紅色載體:

    將天然硅藻土與粘合劑在900℃煅燒后,破碎過篩而得。因鐵生成氧化鐵呈紅色,故稱為紅色載體。

    表孔密集,孔徑較小,比表面積較大,機械強度好。

    表面存有活性吸附中心點,分離極性物質時易產生拖尾峰。

    適合涂非極性固定液,分離非極性和弱極性樣品。

    2)白色載體:

    將天然硅藻土與20%的碳酸鈉等助熔劑混合煅燒,使氧化鐵在煅燒后生成鐵硅酸鈉,變為白色,故稱為白色載體。

    由于助溶劑的存在,生成的硅酸鈉玻璃體破壞了硅藻土中大部分細孔結構,粘結為較大的顆粒。顆粒疏松,孔徑較大,比表面積較小,機械強度較差。

    載體中堿金屬氧化物含量較高,pH值大。

    載體有較為惰性的表面,表面吸附作用和催化作用小,減少色譜峰拖尾。

    適合于低固定液含量,適合涂漬極性固定液,分離極性樣品。

    (2)非硅藻土載體:

    1)高分子多孔微球載體:

    高分子多孔微球載體是由苯乙烯與二乙烯苯交聯而成的多孔共聚物。

    由于是人工合成的,可控制孔徑大小和表面性質。

    表面積大,機械強度好。

    圓球形顆粒容易填充均勻。

    疏水性很強,可快速測定有機物中的微量水分。

    耐腐性好。

    不存在固定液流失問題,有利于大幅度程序升溫。

    適合于低固定液含量,適合分離高沸點和強極性樣品。

    2)聚四氟乙烯載體:

    表面惰性,耐腐蝕。

    適合分離強極性和腐蝕性樣品。

    3、載體鈍化:

    載體鈍化是除去或減弱載體表面的吸附性能。

    硅藻土載體表面不是完全惰性的,具有活性中心,如硅醇基和礦物雜質等,使色譜峰產生拖尾。因此,硅藻土載體使用前要除去這些活性中心,使載體表面結構鈍化。鈍化方法有酸洗、堿洗、硅烷化、釉化和添加減尾劑等。

    (1)酸洗:

    除去載體表面的氧化鐵等。

    用3~6mol/L鹽酸浸煮硅藻土載體,過濾,水洗至中性,甲醇淋洗,脫水烘干,可除去無機鹽和氧化鐵等。

    適用于分離酸性樣品。

    (2)堿洗:

    除去氧化鋁等堿性雜質。

    用5%~10%NaOH的甲醇溶液回流或浸泡硅藻土載體,用水和甲醇洗至中性,可除去氧化鋁。

    適用于分離堿性樣品。

    (3)硅烷化:

    除去載體表面的硅醇基,減弱生成氫鍵的能力,使表面惰化。

    鹽酸浸泡載體,用硅烷試劑與之反應生成Si-O-Si-C鍵,只能涂漬非極性或弱極性固定液,柱效差。

    常用硅烷化試劑有二甲基二氯硅烷(DMCS)和六甲基二硅烷胺(HMDS)等。

    適用于分離水、醇和胺等易形成氫鍵而拖尾的樣品。

    (4)釉化:

    堵塞載體表面的微孔和改變表面性質。

    用2%的硼砂水溶液浸泡硅藻土載體,抽濾后,用和其體積相當的0.5%的硼砂水溶液淋洗,干燥后于870℃灼燒3.5h,再升溫至980℃灼燒40min,冷卻,用蒸餾水煮4次,洗滌并干燥。

    載體吸附性能低,機械強度增加。

    適用于分離醇和酸類極性較強的樣品,分離甲醇和甲酸時有不可逆吸附。

    (5)添加減尾劑:

    用一些表面活性劑飽和載體表面的吸附中心。

    二、固定液:

    固定液大多為高沸點有機化合物,在操作溫度下呈液態,室溫時為固態或液態。

    1、對固定液的要求:

    (1)在操作溫度下應呈液態,蒸氣壓要很低。否則固定液易流失,色譜柱壽命短,檢測器噪聲大。每種固定液都有zui高使用溫度,超過此溫度,固定液蒸氣壓會急劇上升,造成固定液流失加快。使用時不能超過zui高使用溫度。

    (2)對樣品中各組分應具有足夠的溶解能力。否則分配系數太小,各組分來不及分離就流出色譜柱。

    (3)對樣品中各組分應具有較高的選擇性,即對各組分的分配系數應有較大差別,以將兩個沸點或性質相近的組分分開。固定液的選擇性可用選擇性因子α來衡量,對于填充柱一般要求α>1.1,對于毛細管柱一般要求α>1.05。

    (4)穩定性要好。固定液與樣品組分和載體不發生化學反應,高溫下不分解。

    (5)粘度要小,凝固點要低。粘度和凝固點決定固定液zui低使用溫度。在此溫度下,液相傳質阻力劇增,柱效迅速下降,色譜峰嚴重展寬。

    (6)對載體具有良好的浸潤性,以形成均勻的薄膜。

    2、固定液類型:

    氣相色譜固定液已有上千種,按極性大小可分為非極性、中等極性、強極性和氫鍵型固定液。

    (1)非極性固定液:

    主要是一些飽和烷烴和甲基聚硅氧烷類等。

    非極性固定液與組分之間的作用力主要是色散力。

    常用固定液有二甲基聚硅氧烷如OV-101、OV-1和SE-30等耐高溫、極性很弱的固定液,低苯基聚硅氧烷如SE-52和SE-54等弱極性固定液。

    適用于分離非極性和弱極性樣品。

    (2)中等極性固定液:

    由較大的烷基和少量的極性基團或可誘導極化的基團組成。

    中等極性固定液與組分之間的作用力主要是誘導力和色散力。

    常用固定液有中苯基聚硅氧烷如OV-17,氰丙基聚硅氧烷如OV-1701和OV-1301等,酯類如鄰苯二甲酸二壬酯(DNP)等。

    適用于分離弱極性和中等極性樣品。

    (3)強極性固定液:

    含有較強的極性基團。

    強極性固定液與組分之間的作用力主要是靜電力。

    常用固定液有聚酯類如丁二酸二乙二醇聚酯(DEGS)等。

    適用于分離極性樣品。

    (4)氫鍵型固定液:

    氫鍵型固定液是強極性固定液中特殊的一類,與組分之間的作用力主要是氫鍵作用力。

    常用固定液有聚乙二醇類及其衍生物如PEG-20M和FFAP等,其中PEG-20M是藥物分析中最常用的固定液之一。

    適用于分離含F、N和O等樣品。


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