气相色谱柱的基本知识
气相色谱毛细管柱使用知识
气相色谱毛细管柱使用知识根据一些文献和多年的使用经验，对毛细管柱的性质和使用进行了一个归纳总结。
希望能对刚刚接触这一工作的初学者有一点点帮助。
1简介气相色谱毛细管柱因其高分离能力、高灵敏度、高分析速度等独特优点而得到迅速发展。
随着弹性石英交联毛细管柱技术的日益成熟和性能的不断完善，已成为分离复杂多组分混合物、及多项目分析的主要手段，在各领域应用中大有取代填充柱的趋势。
现在新型气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪基本上都是采用毛细管色谱柱进行分离分析。
但是，毛细管色谱柱柱内径较小，固定液的膜薄，用于食品中残留物分析时，若使用不当，色谱柱性能很快就会下降。
本文旨在向初次接触气相色谱毛细管柱的操作者介绍不同类型的毛细管色谱柱的性质、选择、使用方法及注意事项等。
毛细管柱只能安装在配有专用毛细管柱连接装置的气相色谱仪上。
现在购买仪器时最常规的配置是配毛细管分流/ 不分流进样口。
2毛细管色谱柱的类型毛细管色谱柱的类型有很多种，但目前最常用和商品化的，是开口熔融石英交联毛细管色谱柱。
本文仅介绍此类毛细管色谱柱的性能特点。
2.1熔融石英毛细管柱2.1.1熔融石英毛细管柱材料现在市售商品化的气相色谱用毛细管柱几乎都是由熔融石英制作的，简称石英毛细管柱。
制作毛细管柱用的石英纯度非常高，几乎无其它杂质。
它具有熔点高（近2000 C）、热膨胀系数低、化学稳定性好和抗张强度高等特点，是制备毛细管柱的理想材料。
毛细管柱内壁存在有许多具有吸附活性的基团，这些基团的存在直接影响固定相涂渍效果，所以，在涂渍固定相之前，柱表面必须经过适当预处理，以期得到较高的柱效和对称的色谱图形。
2.1.2石英毛细管柱的聚酰亚胺外涂层石英毛细管柱很脆，只有在毛细管柱外涂一层聚酰亚胺保护材料后才具有很好的弹性，在使用这样的色谱柱时应十分小心，避免将聚酰亚胺涂层损坏，导致毛细管柱易折断。
通常商品毛细管柱出厂时都固定在一个金属丝制作的柱架上，柱架的直径与毛细管柱的直径成正比，即：毛细管柱的直径越大，固定架的直径也就越大。
气相色谱基本知识
对于毛细管柱:
1.增加了隔垫吹扫的功能
隔垫吹扫的作用:由于要让进去的液体或固体样品在汽化室汽化, 这里必然 有高温,高温会使隔垫上的一些易挥发的物质出来,同 时由于进样针的插入,有可能会使垫圈上的物质脱落,若没有隔垫 吹扫,则会使色谱图上出现鬼峰,采用隔垫吹扫,这些物质可以从 隔垫吹扫气路吹走.
2.增加了排放多余样品的阀和管路
常用的载气有氮气和氢气，也有用氦气、氩气。载 气的净化，需经过装有活性炭、分子筛或硅胶的净化器， 以除去载气中的水、氧、油等不利的杂质。
２.进样系统
组成：进样系统包括进样装置和汽化室两部分。
作用：是将液体或固体试样，在进入色谱柱之前瞬间气化，
然后快速定量地转入到色谱柱中。进样的多少，进样时间的
长短，试样的气化速度等都会影响色谱的分离效果和分析结 果的准确性和重现性。
2.
气-固色谱
气-固色谱的固定相是固体吸附剂，分离是基于样品分子
在固定相表面的吸附能力的差异而实现的。
常用的固体吸附剂有碳质吸附剂（活性炭、石墨化碳黑、
碳分子筛）、氧化铝、硅胶、无机分子筛和高分子小球。
气-固色谱不如气-液色谱应用广泛，主要用于永久性气
体和低沸点烃类的分析，在石油化工领域应用很普遍。
外套加热块，为消除金属表面的催化作用，在汽化室管内有 石英衬管,衬管有分流与不分流之分。衬管是可以清洗的。
３.分离系统：
分离系统是指把混合样品中各组分分离的装置，它由 色谱柱组成
色谱柱的分类：
1)填充柱 由不锈钢、玻璃和聚四氟乙烯等材料制成，常用 的为不锈钢柱，柱管内径为2-６mm，柱长1-５m。柱形有U 型和螺旋型二种。 2)毛细管柱又叫空心柱，分为涂壁、多孔层和涂载体空心柱。 空心毛细管柱材质为玻璃或石英。内径一般为0.2-0.5mm， 长度30-300m，呈螺旋型。
气相色谱色谱柱的选择及分类知识讲解
气相色谱色谱柱的选择及分类气相色谱色谱柱的选择及分类1.1 固定相的选择当面对一个未知物时，先试用现有GC柱，如果该柱分离不理想，根据你对样品的了解，基本原则是分析物与固定相有相似化学性质时才会相互作用。
这说明对样品越了解，越容易找到合适的固定相。
非极性分子——通常仅由C和H组成并且无偶极矩，直联（正烷）是常见的非极性化合物的例子。
极性分子——主要由C和H组成同时也有其他原子，如：N、O、P、S或卤素。
样品包括有醇类、胺类、硫醇类、酮类、有机卤化物等。
可极化物质——主要由C和H组成同时包含不饱和键。
通常有：炔和芳香族化合物。
如果你的样品是具有相似的化学性质的非极性组分的混合物，比如大多数石油馏分中的烃，你可以试用OV-1毛细管色谱柱，它按沸点顺序分离。
如果你怀疑有芳族化合物，试着用有苯基的SE-52或SE-54柱。
极性或可极化组分样品能够在中极性和/或可极化固定相色谱柱上进行分析，如有苯基或类似基团固定相，比如OV-17或OV-225柱。
如果需要更高极性，可以选用聚乙二醇（PEG）固定相，即通常所说的WAX固定相。
1.2膜厚选择薄膜比厚膜洗脱组分快、峰分离好、温度低。
一般而言，色谱柱的膜厚为0.25到0.5μm。
对于流出达300℃的大多数样品（包括蜡、甘油三脂、甾族化合物等）能够很好的分析。
对于更高的洗脱温度，可以用0. 1μm的液膜。
而厚液膜对于低沸点化合物有利，对于流出温度在100℃～200℃之间的物质，用1～1.5μm的液膜效果较好。
超厚膜（3～5μm）用于分析气体、溶剂和可吹扫出来的物质，以增加样品组分与固定相的相互作用。
另一个选择厚膜的原因是当用大口径柱时保持分离度和保留时间。
由于这个原因，大口径柱都只有厚膜。
厚膜的流失较大，温度极限必须随膜厚度增加而下降。
1.3长度选择一般情况，15m柱用于快速筛选简单混合物或分子量极高的化合物。
30m柱是最普遍的柱长。
超长柱（50、60或100m、150m）用于非常复杂的样品。
气相色谱基本知识
气相色谱根本知识气相色谱是色谱中的一种，就是用气体做为流动相的色谱法，在别离分析方面，具有如下一些特点：1、高灵敏度：可检出10-10克的物质，可作超纯气体、高分子单体的痕迹量杂质分析和空气中微量毒物的分析。
2、高选择性：可有效地别离性质极为相近的各种同分异构体和各种同位素。
3、高效能：可把组分复杂的样品别离成单组分。
4、速度快：一般分析、只需几分钟即可完成，有利于指导和控制生产。
5、应用范围广：即可分析低含量的气、液体，亦可分析高含量的气、液体，可不受组分含量的限制。
6、所需试样量少：一般气体样用几毫升，液体样用几微升或几十微升。
7、设备和操作比拟简单。
气相色谱法的一些常用术语及根本概念解释：1、相、固定相和流动相：一个体系中的某一均匀局部称为相；在色谱别离过程中，固定不动的一相称为固定相；通过或沿着固定相移动的流体称为流动相。
2、色谱峰：物质通过色谱柱进到鉴定器后，记录器上出现的一个个曲线称为色谱峰。
3、基线：在色谱操作条件下，没有被测组分通过鉴定器时，记录器所记录的检测器噪声随时间变化图线称为基线。
4、峰高与半峰宽：由色谱峰的浓度极大点向时间座标引垂线与基线相交点间的高度称为峰高，一般以h表示。
色谱峰高一半处的宽为半峰宽，一般以x1／2表示。
5、峰面积：流出曲线〔色谱峰〕与基线构成之面积称峰面积，用A表示。
6、死时间、保存时间及校正保存时间：从进样到惰性气体峰出现极大值的时间称为死时间，以td表示。
从进样到出现色谱峰最高值所需的时间称保存时间，以tr表示。
保存时间与死时间之差称校正保存时间。
以Vd表示。
7、死体积，保存体积与校正保存体积：死时间与载气平均流速的乘积称为死体积，以Vd 表示，载气平均流速以Fc表示，Vd=tdxFc。
保存时间与载气平均流速的乘积称保存体积，以Vr表示，Vr=trxFc。
8、保存值与相对保存值：保存值是表示试样中各组分在色谱柱中的停留时间的数值，通常用时间或用将组分带出色谱柱所需载气的体积来表示。
气相色谱柱的工作原理 色谱柱工作原理
气相色谱柱的工作原理色谱柱工作原理气相色谱柱在石油、化工、生物化学、医药卫生、食品工业、环保等方面应用很广。
它除用于定量和定性分析外，还能测定样品在固定相上的调配系数、活度系数、分子量和比表面积等物理化学常数。
一种对混合气体中各构成分进行分析检测的仪器。
工作原理色谱柱利用色谱柱先将混合物分别，然后利用检测器依次检测已分别出来的组分。
色谱柱的直径为数毫米，其中填充有固体吸附剂或液体溶剂，所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。
与固定相相对应的还有一个流动相。
流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体，一般为氮或氢气。
待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相，流动相带着样品进入色谱柱，故流动相又称为载气。
载气在分析过程中是连续地以确定流速流过色谱柱的；而样品则只是一次一次地注入，每注入一次得到一次分析结果。
样品在色谱柱中得以分别是基于热力学性质的差异。
固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力（对气固色谱仪是吸附力不同，对气液调配色谱仪是溶解度不同）。
当载气带着样品连续地通过色谱柱时，亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢，由于亲合力大意味着固定相拉住它的气力大。
亲合力小的则移动快。
检测器对每个组分所给出的信号，在记录仪上表现为一个个的峰，称为色谱峰。
色谱峰上的极大值是定性分析的依据，而色谱峰所包罗的面积则取决于对应组分的含量，故峰面积是定量分析的依据。
一个混合物样品注入后，由记录仪记录得到的曲线，称为色谱图。
分析色谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。
色谱柱压上升的原因色谱柱是高效液相色谱的心脏，在高效液相色谱仪的使用中，保持色谱柱的柱效、容量和渗透性，延长柱子的使用寿命特别紧要。
色谱柱压上升一般是由于柱床内产生了杂质，造成流体阻力加大所致。
浅析其原因，大致有以下几方面：流动相的前处理杂质堵塞色谱柱进口滤片，导致压力上升。
这往往是由于流动相没有过滤，或虽已过滤但过滤不彻底，使固体杂质滞留于滤板上所造成的。
样品的沉淀当溶解样品的溶剂与流动相不一致时，样品进入色谱柱，有时可能因溶解度降低而沉淀出来，造成压力上升。
气相色谱柱预柱
气相色谱柱预柱一、色谱柱预柱的基本介绍色谱柱预柱是指置于色谱主柱前面的一个小型柱子。
它也被称为"保护柱"或"预色谱柱"。
在采用液相色谱、气相色谱等物质分离技术时，色谱柱预柱可以完整保护主色谱柱的色谱填料，避免被杂质和未分离的物质污染，从而提高样品分离的效果和信噪比。
二、色谱柱预柱的作用色谱柱预柱的作用主要有以下几点：1.保护主色谱柱色谱柱预柱可以防止主色谱柱受到污染和磨损，从而保护主色谱柱的使用寿命。
此外，由于保护柱是一个相对较便宜的部件，因此在一定程度上减轻了主色谱柱的负担，延长了整个分离系统的使用寿命。
2.提高分离效果色谱柱预柱的存在可以减少未分离的物质流入主色谱柱中，从而减少杂质对样品分离的干扰，提高分离效率和分析结果的准确性。
另外，预柱的选择通常是使用弱极性或无极性填料，在保护主色谱柱的情况下，还可提高某些化学物质的分离率。
3.降低背景噪音主色谱柱和色谱柱预柱一样具有对样品的分离能力，当样品分子被引入预柱时，其一部分可能会在预柱内被分离，从而使分离主柱内的背景噪音降低。
这对于需求低检测限和高分辨的分析是非常有利的。
三、如何选择正确的色谱柱预柱正确选择色谱柱预柱通常需要考虑以下因素：1.填料种类要根据分析物的种类、环境、温度等因素来选择填料种类。
一般而言，弱极性柱塞的效果对于大多数分离某些不极性化合物的提取较佳。
2.柱径和长度与主色谱柱相同，在选择预色谱柱的柱径和长度方面，也需考虑样品量、流速、分离效果以及设备参数的影响。
3.选择正确的流动相对于不同填充物和生物样品等，需要选用不同的流动相。
正确的流动相能够提高分离效果和样品的纯度等参数。
【结论】色谱柱预柱是保护主色谱柱，提高分离效果，降低后续分析中的背景噪音的重要部分。
选择正确的预色谱柱对于保障分离效果和提高分析准确性都是至关重要的。
气相色谱基本知识
SSI 分流模式流路图
SSI 不分流模式流路图
ＳＳＩ分流流量计算
隔垫吹扫填充进样口
对于毛细管柱:
1.增加了隔垫吹扫的功能
隔垫吹扫的作用:由于要让进去的液体或固体样品在汽化室汽化, 这里必然 有高温,高温会使隔垫上的一些易挥发的物质出来,同时 由于进样针的插入,有可能会使垫圈上的物质脱落,若没有隔垫吹 扫,则会使色谱图上出现鬼峰,采用隔垫吹扫,这些物质可以从隔垫 吹扫气路吹走.
原理)
二、气相色谱的定义与分类
定义：
气相色谱法是以惰性气体(N2、Ｈe、Ar、H2等)为流动相 的柱色谱分离技术,其应用于化学分析领域,并与适当的检 测手段相结合,就构成了气相色谱分析法。
分类：根据固定相的状态不同，可将其分为气固色谱和气
液色谱。
３.气相色谱流程
气相色谱法用于分离分析样品的基本过程如下图：
3.进样的速度
1)对于有的样品,进样速度要快 2)留针:对于粘滞的样品,先刺入隔垫,进针2/3,推针不马上进
行,待升温使其溶解后再推针.
4. 泄漏：
进样垫和柱泄漏会改变保留时间和峰面积。样品可能从泄 漏处跑掉，空气会扩散入进样口造成柱损伤。定期更换进 样垫并在第一次发生问题时检查柱连接。
５.进样口温度、分流比等设置不正确
典型色谱图
问题色谱图
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9
毛细管柱问题2
鬼峰：残留或柱污染
典型色谱图
问题色谱图
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9
毛细管柱问题3
RT 和面积完全不同：用错了柱子
典3 #4 #5 #6 #7 #8 #9
气相色谱基础知识培训资料(PPT 62页)
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第一部分 GC基础知识
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2
1.1 概 述
色谱法是一种分离方法，它利用物质在两相 中分配系数的微小差异进行分离。当两相做 相对移动时，使被测物质在两相之间进行多 次分配，这样原来的微小差异产生了很大的 效果，使各组分分离，以达到分离分析及测 定一些物理化学常数的目的。
b. 保留时间tr：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组份随 流动相通过柱子的时间t0和组份在固定相中滞留的时间。
c. 调整保留时间tr’ ：某组份的保留时间扣除死时间后的保留时间， 它是组份在固定相中的滞留时间。即
tr’= tr －tM 4）色谱峰底宽W ：由色谱峰的两边拐点做切线，与基线交点的距离 。
由于分离度正比于柱长的平方根，所以增加柱长对分离是有利的。 但增加柱长会使各组分的保留时间增加，延长分析时间。因此，在满足 一定分离度的条件下，应尽可能使用较短的柱子。
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4.3 色谱柱的老化
为什么必须进行色谱柱老化？ 新色谱柱含有溶剂和高沸点物质，所以基线不
稳 ，出现鬼峰和噪声；旧柱长时间未用，也存在 同样问题。一般采用升温老化，即从室温程序升 温到最高温度，并在高温段保持数小时。 新柱老化时，最好不要连接检测器。 每天都要进行老化吗？
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4.2.4 色谱柱的选择
根据极性来选择适合的固定相，从来选择适 当的色谱柱。
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4.2.5 气相色谱毛细管柱常用固定相
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4.2.7 内径
内径选择的基本原则： ★ 0.10mm口径柱适用于快速气相色谱分析。 ★ 0.25mm口径柱具有较高的柱效，用于标准的
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气相色谱柱的基本知识
本文简单介绍了气相色谱柱固定相极性、保留机制、基本柱参数，以及气相柱固定相选择的方法。
仅供参考。
1、固定相极性：极性或非极性。
相似相容原理：非极性化合物-非极性固定相
80%的应用使用最普遍的固定相：ZB-1、ZB-5、ZB-WAX；其他20%的应用使用特殊固定相。
Q Q 3 0 9 3 3 5 7 4 0 5
2、固定相保留机制：（1）色散力；（2）永久偶极；（3）诱导偶极；（4）H-键合；（5）π-π键合（1）色散力：非极性相互作用，最弱的作用力，按沸点差别分离
对应色谱柱：ZB-1、ZB-1ms、ZB-5、ZB-5ms
（2）偶极-偶极：极性相互作用，中等强度，最普遍用于含O、N或卤化的化合物
对应色谱柱：ZB-624、ZB-1701、ZB-wax、ZB-waxplus、ZB-FFAP
（3）H-键合：极性相互作用，最强的相互作用（有时是不利的）
对应色谱柱：ZB-wax、ZB-waxplus、ZB-FFAP
（4）π-π作用：π电子的相互作用，中等强度，如芳香族、腈类、羰类和烯/炔
对应色谱柱：ZB-5、ZB-5ms、ZB-35、ZB-50、ZB-624、ZB-1701
3、气相柱基本柱参数，膜厚、柱容量、色谱柱极限温度
图1 色谱柱规格描述
（1）膜厚：一根气相柱的膜厚度会影响到几个重要的色谱参数
①保留：厚膜柱对低沸点化合物有更强保留
②柱效：膜越薄柱效越高
③活性：膜越厚对酸碱的活性越低
④载样量：膜越厚载样量越大
⑤流失：膜越薄流失越低
（2）柱容量：色谱柱对溶质可容纳的最大值，超过该值，峰型会发生畸变。
与柱容量相关的因素：①固定相与溶质极性的匹配性；②膜厚；③内径；④柱长
（3）色谱柱温度极限：
①温度下限---低于该温度使用柱效会降低，但不会破坏固定相；
②恒温温度上限---可在此温度长时间使用；
③程序升温温度上限---不可超过此温度，在此温度不能超过10分钟。
图 2 Zebron系列气相柱固定相类型
图 3 Zebron系列气相柱极性大小比较
图 4 Zebron系列气相柱固定相选择。