gc毛细管色谱柱的使用与维护-课件

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,8/29/2012,#,毛细,管柱的使用与维护,steven,2012,年,8,月,毛细管柱的使用与维护steven,1,1.,毛细管柱的介绍,2.,毛细管柱的选择,3.,毛细管柱的安装,4.,毛细管柱的老化,5.,毛细管柱的维护,毛细管柱的使用与维护,1. 毛细管柱的介绍毛细管柱的使用与维护,2,组成,固定液,内径,柱长,膜厚,极性,柱温,应用,各条件对分离的影响,一、毛细管柱的介绍,组成一、毛细管柱的介绍,3,gc毛细管色谱柱的使用与维护-课件,4,gc毛细管色谱柱的使用与维护-课件,5,0.53mm-,具,有近似填充柱的负荷量，总柱效则远远超过填充柱。达到同样的分离度时，,0.53mm,大口径柱的分析时,间显,著快于填充柱。可方便的采用柱上进样或直接进样技术，适合于分析不太复杂的样品，是填充柱理想的替代柱。,0.32mm-,柱,效稍低于,0.25mm,常规柱，负荷量大于常规柱的,60%,，用特制注射针可做柱上进样。,0.25mm,-,最,常用的内径规格。有较高的柱效，负荷量较低，必须分流进样或无分流进样。用于复杂多组份样品分析。,0.20mm-,柱,效高,负荷量低，流失较小，适合与质谱等灵敏检测器联用。,内径,0.53mm-具有近似填充柱的负荷量，总柱效则远远超过,6,512m,短柱：分离少于,10,个组份（不包含难分离物质对）的简单样品。,25,30m,中长柱：分离,1050,个组份的样品。,50m,长柱：分离大于,50,个组份或包含有难分离物质对的复杂样品。,柱长,512m 短柱：分离少于10个组份（不包含难分离物质对）的,7,0. 10. 2m,薄液膜：低负荷量，高温下流失较小，适合于高沸点化合物的分析，适于配高灵敏检测器。,0.25,0.33m,标准液厚：一般商品柱的标准液膜。,0.55.0m,厚液膜：较高的样品负荷量，在高温下流失较大，适于分析低沸点样品。,膜厚,0. 10. 2m 薄液膜：低负荷量，高温下流失较小，适,8,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,。,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。,极性,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。极性,9,一根色谱柱通常有两个温度极限，,温度下限和温度上限,。,。如果在低于温度下限的条件下实验，得到的色谱峰又圆又宽,(,柱效降低,),。但是色谱柱并不会受到什么损坏。这样并不能发挥色谱柱的正常功能。在达到下限温度或者高于下限温度时，得到的色谱峰会有明显的好转。,温度上限,般有两个固定的数值。较低的是,恒温极限,，在该温度下色谱柱可以正常地使用，柱流失的寿命不会受到影响。较高的数值是,程升极限,，在此温度下色谱柱使用时间如果在,1015,分钟内，色谱柱的流失和寿命不会受到太大的影响。但如果持续时间过长，则会,增加,色谱柱的流失，缩短色谱柱的寿命，固定相和熔融石英管的惰性都有可能被破坏。,柱温,一根色谱柱通常有两个温度极限，温度下限和温度上限。柱温,10,固定,液：,当用同等长度的柱子,，固定液颗,粒细的分离效率就要比粗的好些,。,固定液含量,比,例过大有损于分离，比例过小会使色谱峰拖尾。,内,径：柱,内径小分离效果好，柱内径大处理量大，但柱内径过大，将导致担体不能均匀地分布在色谱柱中。,柱,长：,柱管增长，可改善分离能力，短则组分馏出的快,些。,膜,厚：,薄膜比厚膜洗脱组分快、峰分离好、温度低。,极,性：,分析物与固定相有相似化学性质时才会相互作用。,柱,温：提,高柱温可缩短分析时间；降低柱温可使色谱柱选择性增大，有利于组分的分离和色谱柱稳定性提高，柱寿命延长。,应用,各条件对分离的影响,固定液：当用同等长度的柱子，固定液颗粒细的分离效率就要比粗的,11,DB-5MS,：,5%,二苯基,-95%,二甲基硅氧烷共聚物,，低,流失，,30m0.25mm0.25um,HP-5MS,：,5%,二,苯基,-95%,二甲基硅氧,烷共,聚,物,，非极性，低流失，,30m0.25mm0.25um,DB-5HT,：,5%,二苯基,-95%,二甲基硅氧烷共聚物,，非极性，,键合交联，可用溶剂清洗，高温，,15m0.25mm0.10um,DB-XLB,：,弱极,性，聚硅氧,烷类固定相,，专利技术，弱极,性，低流失,，,键合交联，可用溶剂清洗,，,30m0.25mm0.25um,HP-5,：,5,%,二苯基,-95%,二甲基硅氧烷共聚物,，,非极性，,30m0.32mm0.25um,我们现在使用的色谱柱,DB-5MS： 5%二苯基-95%二甲基硅氧烷共聚物，低流失,12,膜,厚,长,度,内,径,其,他因素,二、毛细管柱的选择,膜厚二、毛细管柱的选择,13,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,0.5m,。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,0.1m,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,1,1.5m,的液膜效果较好。超厚膜（,3,5m,）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。,膜厚,薄膜比厚膜洗脱组分快、峰分离好、温度低。 膜厚,14,一般情况，,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。,柱长度在柱性能上不是一个重要参数，例如：加倍柱长，恒温分析时间则加倍但峰分辨率仅增大约,40%,。如果分析只是比较好但不是特别好时，有比增加柱长度更好的办法来改进分析结果，如考虑更薄的膜，优化载气流量或用程序升温等。,分析活性极强的组分是一种特殊情况。如果样品与柱材质接触，那么峰会严重拖尾。较厚的膜、相对短的柱可以由于较少的柱材和较厚的固定液体掩盖其表面以屏,蔽活,性表面从而减少相互作用的机会。,长度,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,15,增加直径意味着需要更多的固定相，即使厚度不增加，也有较大的样品容量。同时也意味着降低了分离能力且流失较大。小口径柱为复杂样品提供了所需的分离，但通常因为柱容量低需要分流进样。如果分离度的降低能够接受的话，大口径柱可以避免这一点。当样品容量是主要的考虑因素时，如：气体、强挥发性样品、吹扫和捕集或顶空进样，大内径甚至,PLOT,柱可能比较合适。,同时色谱柱内径的选择中要考虑仪器的限制和要求。填充柱的进样口可以使用大口径毛细管柱（,0.53mm,内径），而小口径柱就不一定能够被连接在仪器上使用。毛细管柱的进样口一般可以用于所有内径范围的毛细管柱。（,0.1mm,、,0.25mm,、,0.32mm,、,0.53mm,）直接联用的,GC/MSD,和,MSD,需要小口径柱，因为真空泵不能处理大口径柱的大流量。查明你的整个系统看看你适合那些柱内径的色谱柱。,内径,增加直径意味着需要更多的固定相，即使厚度不增加，也有较大的样,16,固定相,极,性,柱温上限和下限,柱,子类型,色谱,柱容量,柱流失,其他因素,固定相其他因素,17,注意事项,安,装毛细管柱,三、毛细管柱的安装,注意事项三、毛细管柱的安装,18,1,、石英毛细管柱的聚酰亚胺保护层如果被破坏，破损处变得很脆，易在此处发生断裂，引起柱效和谱峰效果的明显下降。所以,：,A,、避免色谱柱使用在,370,或更高的温度条件下；,B,、防止色谱柱被磨损和擦伤（例如：安装中注意柱体不应与柱温箱的内壁锐边过分接触，以免轻微震动引起的擦伤,）；,C,、避免过分的弯曲,.,扭曲柱体。,2,、注意对色谱柱中涂覆固定相的保护。色谱柱切开封口后，,应当立,即安装在设备上，并保持干燥,.,无氧的纯净载气通过柱体直至色谱柱被卸除封存。使用中要阻止来在隔垫,.,卡套磨损等外来杂质进入色谱柱。,3,、保证石英毛细管柱切割后切口觉得洁净和平滑，所以柱口要仔细地切割和检查。切割过程中，首先使用宝石头笔或陶瓷切片在柱上轻轻地刻划，划破表面的保护层；然后捏住划痕处的两端，轻轻地弯曲折断柱体。检查断口时建议使用,20,以上的放大镜，如果断口不洁净,.,不平滑，重新切割。,在安装卡套和螺母时，将端口朝向下，防止切割碎片被带入柱中。,注意事项,1、石英毛细管柱的聚酰亚胺保护层如果被破坏，破损处变得很脆，,19,1.,完成仪器维护，将所有的加热区冷却降温。,2.,安装载气净化装置去除载气中的水、氧气等以延长柱子寿命；并定期更换。,3.,进样垫和衬管要定期更换，以免漏气及污染物沉积，导致老化时基线不稳并影响分析工作。,4.,检查毛细管柱有否断裂或损伤。从柱子两端割掉,1-2cm,，通常使用毛细管切割器或其他切割器（切割后用放大镜检查切口平整，否则从新切割）。,5.,保持柱端向下，以免碎屑进入毛细管柱内，套上一个螺帽和一个新的卡套，套入距离按所用气相色谱仪要求的插入距离为准。,6.,套管安装好后，检查是否在套入螺帽和卡套时因用力不当折断毛细管端口；如是，按步骤,4,要求切割柱进样端口，并将螺帽和卡套位置相应后移。,7.,插入柱子进样端到进样口，并确保插入位置适当。,8.,用手拧紧螺帽，直到柱子刚好不上下滑动。通常再用扳手多拧紧四分之一圈。,安装毛细管,柱,安装毛细管柱,20,9.,接通载气并调节载气压力以得到合适的流速。,10.,将柱子另一端浸入无毒溶剂中观察冒泡以检查是否有载气通过（以免漏气状况导致柱内无载气通过而受热损伤柱子）。检查过后将毛细管端口擦拭干净，保证柱端无溶剂残留，再进行下一步安装。,11.,安装柱子检测端到检测器位置，方法同进样端安装（参考,5-9,步骤）,12.,根据分析方法和测试报告调整分流和隔膜吹扫隔垫流量。,13.,对进样口和检测器进行检漏,。,14.,进常规标准样品或特定混标检测峰形是否正常。如果所有峰形有托尾，再次检查进样端是否旋紧吻合。如果出峰慢，检查检测器设备和流速。每一根新柱都有柱性能测试图，在相同实验条件和测试样品的条件下，我们应该得到与标准测试相同或相似的图谱。如果实验重复差，请检查并解决问题。,15.,校对,仪器并进行样品分析。,安装毛细管,柱,安装毛细管柱,21,新柱子老,化,柱污染老化,四、毛细管柱的老化,新柱子老化四、毛细管柱的老化,22,老,化目,的,:,除,去管柱内剩余的溶剂,!,固定液的低沸程馏分及易挥发的杂质,同时使固定液更均,匀、牢,固地分布于载体或管壁上,。,老化作,用,:,1,降低由于柱子流失,(,溶剂,!,轻馏分,),而引起的本底噪声。 这对于使用高灵敏度的检测分析是很重要的,如用氢火焰离子化检测器,一般认为流失能引起噪声和不稳定的基线。真正的,柱流,失常常有如同噪声状的正向漂移。,2,提高定量的准确,度,.,这,一点一般易被忽视,假若要求分析结果的相对偏差等于或低于,3%,时,应在固定液的最高使用温度下历时,648h(,视固定液的性质决定,),。,老化目的和作用,老化目的:老化目的和作用,23,1.,色谱柱在安装前请确认使用的载气为,高纯载气,（,99.999%,）。 建议使用钢瓶气，加载脱氧管。,2.,请确保气路系统的,密封性良好,，尽可能防止空气中的氧气渗透进入系统，以延长色谱柱的使用寿命。,3.,色谱柱在安装时，在载气已经打开的情况下，请先安装进样口一端，然后检查确认色谱柱有气体通过,；选择合适的流速；,老,化升温前，在室温下吹扫色谱柱,10-20,分钟,。,4.,对毛细管柱进行老化：一般来说，使柱温箱温度由室温程序升温，终点温度为待测样品操作条件温度以上,20,，或该柱的最高使用温度以下,20,。,达终点温度后恒温,3-4,小时,或更长,。,5.,一般来讲，涂有极性固定相以及较厚涂层的色谱柱老化时间较长，而弱极性固定以及较薄涂层的色谱柱所需时间较短。而,PLOT,色谱柱的老化要领有各不相同，须按色谱柱供应商提供的老化条件进行老化。,新柱子老化,1. 色谱柱在安装前请确认使用的载气为高纯载气（99.999,24,如果柱子受到污染,可在推荐的最高色谱柱温度低,20,度的条件下，老,化柱,子,。老,化的时间应适当比新柱的要长，一般,为,6-12,小时,！（,视污染情况而定,）,一,般推荐的老,化温,度为：,Tcond,= Tmax/2 - Tapp/2 + Tapp,这,里,:,Tcond,=,老化温度,Tmax,=,色谱柱推荐采用的最高温度,Tapp,=,应用中使用的最高温,度,在,老化柱子时，一定不要将毛细管接在检测器上，应将那一端放空，同时将检测器用闷头堵上。如果是,FID,，容许接在上面，但应该将检测器温度升上去。,柱污染老化,如果柱子受到污染, 可在推荐的最高色谱柱温度低20 度的条件,25,升温速率,/,min,温度,保持时间,min,50 30,5 100 30,5 250 60,5 300 120,举例,升温速率/min 温度 保持,26,毛细管色谱柱的破,损,固定相损,伤,色谱柱污,染,色谱柱维护,五、毛细管柱的维护,毛细管色谱柱的破损五、毛细管柱的维护,27,聚,酰亚胺涂层破损,；,裂,痕扩延,；,柱,子断,裂。,毛细管色谱柱的破损,聚酰亚胺涂层破损；毛细管色谱柱的破损,28,固定相损伤则是一个更为常见的,问题,。固定相损伤往往会造成对极性溶质柱活性的增加,、柱,效的下降和柱流失加重等后果。其症状为由于,柱,活性,的增加,，造成出现脱尾峰和峰高强度降低；由于,柱,效和,分辨率的下降,，出现峰变宽和由于过量的,柱流失,造成,基线漂移。如果固定相损伤比较严重，那么柱活性,升高,、柱效下降和过量柱流失会同时发生,。,3,种,最常见的操作错误可导致固定相损伤,。,首先，超出固定相使用,温度,上限加热或没有充分的载气流下加,温都会损害柱子性能,。,其,次，在升温过程中，固定,相意,外与,氧,接触会导致固定相降解。这就需要在升,温前,，要充分用载气将柱内氧赶尽,。,最,后，,污染,的溶质,或样,品也可以损伤固定相。,固定相损伤,固定相损伤则是一个更为常见的问题。固定相损伤往往会造成对极性,29,通常，色谱工作者涉及两种类型污染，第一种,不能洗脱的,非挥发性物质,；第二种最终能从柱子洗脱出来的,半挥发性物质,。,柱,子污染的症状为，产生吸附，出,现鬼,峰、脱尾峰、前延峰，发生分解，造成柱固定相过,度流,失和柱选择性改变,。,潜,在的污染源包括：注射的,样品,、橡胶隔膜和金属垫碎屑、载气和捕集器中杂质,以及,其它来自外部如器皿和注射器中的杂质。,色谱柱污染,通常，色谱工作者涉及两种类型污染，第一种不能洗脱的非挥发性物,30,接保护柱,在分析柱前连接一段保护柱是一种经济而实,用减,少柱污染的有效方法。,割柱头,-,如果,污染物位于柱子前端，那么色谱柱的性,能会立,即,得到,改善。,冲,洗柱子,-,通常会洗脱出绝大多数非挥发性和半挥发性组分。冲洗的方式是按照正常载气流速的反方向，从检测器端至进样口端方向进行冲洗。在所有冲洗结束之后，色谱柱重新使用之前，要用氮气通过柱子吹干,30min-45min,。在柱子加温之前，要用载气慢速吹干以防止损害固定相。,高温老化色谱柱,-,仅仅去除挥发性和半挥发性组分。如果污染物粘附在进样口或污染物是非挥发性的，那么长期高温老化色谱柱则难以解决这一问题。如果污染物是活性和非挥发性的，那么长期高温老化色谱柱则会缩短柱子的使用寿命。高温老化色谱柱一般不超过,1h-3h,。,色谱工作者应当认识到：只有半挥发和挥发性组分可以去除，当认为一根柱子被污染时，首先考虑的是应该对柱子进行冲洗，然后如果必要的话，才考虑高温老化方式。,色谱,柱维护,接保护柱在分析柱前连接一段保护柱是一种经济而实用减少柱污染,31,