全二维气相色谱

谱合生物

2018/07/06 10:22

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全二维气相色谱（Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography, 简称GC×GC）是上世纪九十年代在传统的一维气相色谱基础上发展起来的一种新的色谱分析技术。其主要原理是把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式连接，中间装有一个调制器（Modulator）, 经第一根柱子分离后的所有馏出物在调制器内进行浓缩聚集后以周期性的脉冲形式释放到第二根柱子里进行继续分离，最后进入色谱检测器。这样在第一维没有完全分开的组分（共馏出物）在第二维进行进一步分离，达到了正交分离的效果。

全二维实现超高峰容量的途径，是通过在传统一维气相色谱的基础上，将每一小段一维柱分离出来的产物，相互独立地送到一根性质不同的二维柱上进行再分离，该过程称为调制。这里，相互独立的意思是指，前一小段物质再分离结束之前，后一小段物质不能进入二维柱。相互独立使得这两根不同性质的柱子产生的分离形成某种意义上的正交，其结果就是系统总的峰容量是两根柱子实际峰容量的乘积，而不是简单相加。这是全二维和其它多柱色谱系统，例如简单串联或中心切割二维色谱的本质差别。

全二维气相色谱的第二维是超快速色谱，其分离时间，即调制周期，一般只有几秒至十几秒，柱长也相应地比普通的第一维小1~2个数量级。这是因为如果调制周期太长（相对于调制前一维柱色谱峰的峰宽而言），更多的物质会进入调制环节，造成一维分离的严重损失，从而极大地降低一维的实际峰容量。周而复始的超快速第二维色谱对调制提出了极高的要求：除了要防止后一个周期的物质在当前周期里进入到二维柱，每个周期还要形成极窄的进样峰宽，这样才能保证第二维获得足够的实际峰容量。目前成熟的商业调制技术已能将二维进样半峰宽降低到20~30ms的范围，而产生的第二维色谱峰的半峰宽一般在50~200ms的范围。由于第二维的超快速特性，全二维气相色谱对检测器的采样频率也有特殊要求：定量分析一般需要达到至少100hz或更高；而如果是用质谱检测器来做定性，一般也需要达到至少30~50hz。