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各位高手大虾,我是做农药残留的,问一下安捷伦的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]毛细管柱哪些是极性的,哪些是中极性的,哪些是非极性的,不胜感激。另:我们手中现有安捷伦的毛细管柱DB-1701,HP-5,DB-608,问采用农业部的761标准双柱确认做有机磷和有机氯、拟除虫菊酯类农药残留还需要添置什么型号的毛细管柱,望高手赐教。
3 色谱柱的选择 选择毛细管柱时需注意的柱参数包括:固定相、内径、膜厚度和柱长。下面按毛细管柱选择中参数的重要性进行排列和讨论。3.1 固定相 对于一个样品的分析,可采用带有固定相的毛细管柱或填充柱。单一样品分析采用填充柱,经济、快速、柱负载高、抗污染,适合企业生产时单机、单一项目检测。而多残留分析或多项目分析更推荐采用毛细管柱,因为毛细管色谱柱适用性和分辨率更好,不像应用填充柱分析时那么专一、严格,例如:多数在100%二甲基硅氧烷固定相上可以进行分析的物质,在5%二苯基+95%二甲基硅氧烷固定相上同样可以进行分析。非极性固定相具有更好的抗氧化性、更高的效率和更高的极限操作温度(最高可达360℃),所以,在可以完成所需分离的情况下,尽可能选择固定相极性弱的色谱柱,这样可以延长色谱柱的寿命。分析强极性物质,如:酸、醛、醇、胺等,为获得较好分离,需选用极性较强的固定相。有时为了缩短分析时间,也选用与被测物极性相反的固定相。在一个色谱分离过程中,溶质与固定相之间存在多种相互作用,因此,最佳固定相的选择很大程度上取决于溶质的性质。在进行样品分析以前,建议先阅读相关的应用文献推荐的色谱柱型号,或者查阅各公司的色谱耗材毛细柱目录,从中获得不同固定相应用分析的化合物种类的相关信息。这对被测物有效分离选择色谱柱很有用。部分常用商品石英毛细管色谱柱生产公司、牌号、型号、用途见表2。3.2 内径在一系列石英毛细管色谱柱中有5种内径较为常用。每种都有其特定的应用领域和适合的使用范围。0.53mm内径毛细管柱。0.53mm内径的色谱柱样品容量很大,可与填充柱相比,进样理想方式是直接在高载气流速下注入,从而减少连接体系的死体积,减少色谱峰的拖尾。0.53mm内径柱还可以配合特殊进样口装置,如:柱上进样或冷柱头进样装置,使用0.47mm外径针头的微量注射器进行柱头或冷柱头进样。0.53mm内径柱的毛细管柱相当于由填充柱到毛细管柱的简单升级,可以自己动手对连接接头进行改造。相对简单的样品在分析时可得到比填充柱要好得多的效果,而不像常规0.25mm和0.32mm内径毛细管柱需要专用的连接装置。0.32mm内径毛细管柱。0.32mm内径柱被认为是最好的全能色谱柱,具有很好的分离能力、样品容量(取决于膜厚度)。而且弹性较0.53mm内径的好,更易安装,是色谱分析中选用最多的一种规格。这种色谱柱也可进行柱头进样,但需要特殊的注射器。0.25mm内径毛细管柱。0.25mm(早期多为0.22mm)内径柱具有低流失量、高分辨率的特性,也是很常用的。气相色谱-质谱联用仪多采用此规格柱,通常在规格后标有ms字符,如表1中的DB 5 ms。0.15mm内径毛细管柱。0.15mm内径是常规气相色谱仪中50m柱的最小内径。就功效而言,它具有最高的分辨率,用于分析复杂化合物和宽沸程样品很理想。0.10mm内径毛细管柱。0.10mm内径柱只在更短柱长及很高分析速度下进行应用,常用于快速色谱分析。由于柱内径较小,所以色谱柱的负载能力也就比较小,只能够容纳较少的样品,使用时要注意进样量,以保证形成尖锐的色谱峰。以上不同柱内径色谱柱相关参数汇总于表3。表3. 柱内径对比参数内径柱有效板数Neff/M柱理论板数NT/M典型流速(氢)0.10mm.7,000 - 8,2009,500 - 12,0000.2 - 0.5ml/min0.15mm.4,700 - 5,5006,400 - 8,0000.4 - 1.0ml/min0.25mm.3,200 - 3,8004,300 - 5,5000.8 - 2ml/min0.32mm.2,200 - 2,6003,000 - 3,7001.7 - 4.0ml/min0.53mm.1,300 - 1,6001,800 - 2,2003 - 50ml/min3.3 膜厚度膜的厚度对所分析化合物的溶解性有比较大影响,因此,正确选择膜的厚度与正确选择柱长同样重要。相比率是表示色谱柱固定相多少的一种方式,相比率是指毛细管柱的内部体积与固定相的体积比。相比率(β)用公式可表示为:β = D/4μf式中D = 柱内径(微米) μf = 固定相厚度较高的相比率色谱柱内固定相较少,较低的相比率则固定相较多。一般较厚的膜(低相比率)相对流失要大些,使用时注意温度尽可能低些,而且这类色谱柱不适合用于气相色谱-质谱联用仪分析。较厚的膜柱容量也较大。使用较厚的膜,样品就会在柱中停留较长时间,分离度较高,特别适合分析低沸点或气体化合物。若样品中含高沸点组分,将这些组分洗脱将需要很高的温度,因此此时不宜用厚膜。薄膜(高相比率)适于分析高沸点组分,而且由于膜薄,被测物在柱内停留的时间较短,在较低温度下洗脱特定组分,从而延长柱寿命。达到或接近最大柱温时,流失率也会较厚膜低得多,所以更适合用于气相色谱-质谱联用仪分析。根据实验多方面的效果,对样品容量、低流失及分离度进行权衡,标准膜厚度:0.10mm、0.25mm柱内径为0.25μm,0.32mm内径0.5μm,0.53mm内径1.0μm。常见柱径单位柱长相比率见表4。表4. 不同膜厚度及内径下的相比率膜厚度(μm)内径(mm)0.10.250.320.530.1250550800 0.25100220320 0.5 1101602651 55801322 40 3 445 16263.4 柱长大多数柱长是15m、30m(过去为12m、25m)和50m的。柱长选择是由样品复杂度或组分的属性决定的。分析复杂的样品或者需要分析多个项目,应选用较长及更高效的色谱柱。需要分离少数几个组分时,为了提高分析效率选择具有适宜特性及/或膜厚度的适当短的色谱柱。通过适当选择其它柱参数,绝大多数操作都可以在很短的色谱柱上完成。较短的色谱柱也具有优势,例如分析时间较短,流失较少,降低高活性溶质的干扰,当然,还有降低了成本。
[font=宋体][size=14px]摘要:GC具有的快速高效特性使他成为目前解决复杂混合物分离和定量的一种非常有效的方法。选择一款合适的毛细管柱是至关重要的。恰当的毛细管柱不但可以保证达到良好的分辨率,同时也可以节约时间,本文是基于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]毛细管柱毛细管柱的选择,供广大化学分析者共同探讨。[/size][/font][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]法以其高超的分离能力、化学热稳定性高、分析速度快、呈化学惰性等特点而广泛应用于石油化工、环境保护、天然产品、食品等领域的复杂有机混合样品的分析。在药物分析中,[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]法作为各国药典收录的常规分析方法用于药品质量的控制,包括鉴别、含量测定、有关物质检查等。[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]毛细管柱是担负[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]分离作用的核心,是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]毛细管柱系统的心脏。能否找到合适的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]毛细管柱,关系到整个分析工作的成败。掌握毛细管柱选择理论知识对于分析工作者特别是药物分析工作者是非常必要的。目前市面上的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]毛细管柱比较繁多,但针对毛细管柱的选择原则基本一致。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]选择用于分析的最佳毛细管柱是一件难以确定和非常困难的任务。虽然没有有关毛细管柱选择的简易技巧、捷径、窍门或秘诀,但却有些理论来简化此过程,有四个要考虑的主要色谱参数:固定相、内径、长度和液膜厚度。[/font]一、固定相[font=宋体]毛细管柱的固定相从理论上首选遵循相似性原则,即:用非极性固定相分析非极性物质,用极性固定相分析极性物质,用含芳香基团的固定相分析芳香族被分析物。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]随着毛细管柱技术的不断进步,分离度并不是首要考虑的关键因素了,毛细管柱具有几十万块塔板,如此大的柱效率,以至于不再需要充分考虑分离问题了。这个时候,样品兼容性、使用温度、稳定性、柱流失情况等,都可能成为选择的主要理由。[/font][font=宋体]1)固定相选择性[/font][font=宋体]选择性是固定相在区分两种溶质分子在其化学或物理性质方面的差异能力。当固定相和溶质间的作用力不同时,则可达到分离。对于类似于聚硅氧烷和聚乙二醇的固定相存在三种作用力:色散力、偶极力和氢键作用力。[/font][font=宋体]① [/font][font=宋体]色散力:简单来说就是被分析物的挥发性越好,保留时间就更短。对于具有简单结构、官能团和同系物的被分析物时,利用被分析物的沸点进行分离是相当有效的。图1和图[font=Calibri]2[/font]是说明了被分析物洗脱顺序与沸点关系的。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/20/ae/d20ae91f9bfd45e24d8afce5666a7aa9.png[/img][/align][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/01/40/a01409dccf2bb7c20957c80db1e4b6b1.png[/img][/align][font=宋体]② 偶极力:[/font][font=宋体]当被分析物的基本结构或中心结构的不同位置连接有不同的基团对于取代芳香被分析物、卤烃。氰丙基、三氟丙基和聚乙二醇类固定相都表现出良好的偶极作用性能。甲基或苯基取代基团不进行偶极相互作用。[/font][font=宋体]③ [/font][font=宋体]氢键:当被分析物分子和固定相之间存在氢键作用力,固定相可以不同被分析物的氢键作用力不同,而产生不同的氢键势能,从而使被分析物分离。例如无氢键作用的[/font]DB-1[font=宋体]较有有氢键作用的DB-WAX对于有些被分析物的洗脱使用影响的。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/aa/e3/daae3b137d609706067bebd41042a44c.png[/img][/align][font=宋体]2)固定性极性[/font][font=宋体]固定性的极性有取代基团的极性及其相对量确定。虽然极性并不直接与选择性有关,但是会影响被分析物物的保留以及分离。对于挥发性相似的被分析物,与固定相极性相似的溶质具有更大的保留,极性固定相要比较弱极性固定相保留极性被分析物的能力强,反之亦然。这就是我们前面提到的相似性原则[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]3)固定相选择概述[/font][font=宋体]① [/font][font=宋体]一般来说,拿到一个未知的被分析物,可以采用盲摸的原则进行:可以从非极性柱或弱极性柱开始试用,如效果不好,再按极性渐强的顺序选用中等极性直至高极性柱逐一尝试,直到有较令人满意的分析结果即可确定适用的柱极性。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/c1/b1/7c1b178e7179482d4b14e5d24e0e2ccb.jpeg[/img][/align][font=宋体]② [/font][font=宋体]低流失(“[font=&]ms[/font]”[font=&])[/font]毛细管柱通常更为惰性,有更高的温度上限[font=&],[/font]适用于[font=&]MS[/font]检测器。[/font][font=宋体]③ [/font][font=宋体]能使用非极性固定相就不要使用极性固定相,非极性固定相比极性固定相耐用。[/font][font=宋体]④ [/font][font=宋体]可以尝试选用与被分析物极性相似的固定相。[/font][font=宋体]⑤ [/font][font=宋体]PLOT柱用于在高于室温的柱温下来分析气体样品。[/font][font=宋体]⑥ [/font][font=宋体]分析二甲苯等芳烃异构体,首选Wax类强极性毛细管柱。[/font][font=宋体]⑦ [/font][font=宋体]在做应用方法确证时,可同时使用非极性柱和极性柱,对色谱峰鉴定或分离结果进行确证。[/font][font=宋体]⑧ [/font][font=宋体]通常做农药分析方法确证时,选用弱极性或中等极性毛细管柱(如[/font][font=宋体][size=14px]5%苯基,[font=Calibri]95%[/font]苯基甲氧聚硅氧烷[/size][/font][font=宋体]和[/font][font=宋体][size=14px]7%氰甲基,[font=Calibri]7%[/font]苯基,[font=Calibri]86%[/font]甲基聚硅[/size][/font][font=宋体]);做残留溶剂分析方法确证时,选用中等极性或弱极性毛细管柱(-5MS和[font=&]-624/-VMS[/font])毛细管柱;做醇类或[font=&]FAME[/font]分析方法确证时,选用[font=&]PEG[/font]和含氰基固定相毛细管柱;做汽油中氧化物分析方法确证时,选用[font=&]-1[/font]和[font=&]PEG[/font]毛细管柱。[/font]二、内径[font=宋体]毛细管柱的内径会影响到理论塔板数、分离度、保留时间、柱头压力、载气流速设置和容量。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]1)理论塔板数和分离度[/font][font=宋体]柱效与柱子的内径成反比,表2说明了毛细管柱的内径越小,则每米理论塔板数越高。分离度与理论板数的平方根成正比。在需要得到窄峰和高柱效时,使用内径较小的毛细管柱。图[font=&]4 [/font]说明了毛细管柱内径对分离度的影响。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/11/a9/211a9cc19ac4af729b65e13dbcfe7bca.png[/img][/align][font=宋体]2)保留时间[/font][font=宋体]被分析物的保留时间与毛细管柱的内径成反比。但很少根据保留时间选择毛细管柱。图4 说明了毛细管柱内径对保留时间的影响。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/42/84/1428453fcd7321ea5475f7e6103295d0.png[/img][/align][font=宋体]3)柱头压力[/font][font=宋体]柱头压力大约是毛细管柱半径的负二次方函数。也很少根据柱头压力选择毛细管柱。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]4)载气流速[/font][font=宋体]载气流速与毛细管柱的毛细管柱的内径成正比。毛细管柱的不同内径均有推荐的最佳载气流速。该流速理论上可以使被分析物达到最佳峰形。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/5c/10/15c106ad50b45b88f73473a4bd818523.png[/img][/align][font=宋体]不过推荐的最佳载气流速并不是绝对的,需要具体问题具体分析。对于需要低载气流速的应用和硬件([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质联用[/color][/url]),通常使用较小内径的毛细管柱。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]5)毛细管柱的容量[/font][font=宋体]容量与内径成正比,但容量也受其他因素一同影响。比如固定相、膜厚和被分析物性质等。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]6)内径选择概述[/font][font=宋体]① [/font][font=宋体]0.18-0.25mm的毛细管柱具有较高的理论塔板数。[font=&]0.18mm[/font]的毛细管柱很适合于泵容量低的[font=&]GC/MS[/font]系统。小内径柱的容量最小而且需要最高的柱头压力。[/font][font=宋体]② [/font][font=宋体]当需要样品容量大时就要使用0.32mm内径的毛细管柱。与[font=&]0.25mm[/font]内径柱相比,[font=&]0.32mm[/font]内径柱对不分流进样或大体积[font=&](2[/font]μ[font=&]L)[/font]进样时早流出的色谱峰有较高的分离度。[/font][font=宋体]③ [/font][font=宋体]只有配备大口径直接进样口时,才使用0.53mm内径的毛细管柱,它特别适合于高载气流速的应用,例如吹扫捕集,顶空进样。[font=&]0.53mm[/font]内径毛细管柱在恒定的液膜情况下具有最高的样品容量。不过一般的药物分析实验室习惯采用这个尺寸的毛细管柱。[/font]三、液膜厚度 [font=宋体]液膜厚度主要影响保留特性、分离度、流失、惰性和容量。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]1)保留时间和分离度[/font][font=宋体]液膜厚度与保留时间成正比,对于低沸点的分析物,厚度越大保留越强。反之液膜较薄的毛细管柱用来减少保留能力强的分析物的保留时间。液膜厚度与分离度成正比。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/90/2a/9902ac50742644557c0e5f4a96d533d7.png[/img][/align][font=宋体]2)流失[/font][font=宋体]液膜越厚毛细管柱的流失水平越高。当液膜厚度增加时,保留时间较大的组分可能转移到毛细管柱流失较高的区域。由于流失严重,因此液膜厚度与难受温度成反比。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]3)惰性[/font][font=宋体]液膜越厚,毛细管柱的惰性越强,使用较厚液膜的毛细管柱可以减少或消除峰拖尾。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]4)容量[/font][font=宋体]液膜厚度与容量成正比,分析物的容量越大,其峰越宽,同时会减少分离度。而使用液膜较厚的毛细管柱会减少峰宽,增加分离度,保证较少的峰形对称性。表4说明了液膜厚度与载样量的关系。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/13/c5/f13c5ba721523b401e1448aff2cd930a.png[/img][/align][font=宋体]5)毛细管柱液膜厚度选择概述[/font][font=宋体]① [/font][font=宋体]对于[/font]0.18[font=宋体]~[/font]0.32mm [font=宋体]内径的毛细管柱,一般膜厚为[/font]0.18[font=宋体]~[/font] 0.25μm[font=宋体],可用于大多数分析。对于[/font]0.45[font=宋体]~0[/font].53mm [font=宋体]内径的毛细管柱,一般膜厚为[/font]0.8[font=宋体]~[/font]1.5μm[font=宋体],可用于大多数分析。[/font][font=宋体]② [/font][font=宋体]低挥发性高沸点或热敏被分析物,往往选用0.25~0.5[/font]μm[font=宋体]液膜厚度的毛细管柱,主要用于沸点低于300[/font][font=宋体]℃的被分析物。低于沸点高于[/font][font=宋体]300[/font][font=宋体]℃的被分析物来说应该选用0.1[/font]μm[font=宋体]液膜厚度的长度较短的毛细管柱。[/font][font=宋体]③ [/font][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质联用[/color][/url]主要选择0.1~0.2[/font]μm[font=宋体]厚度的毛细管柱,而中等厚度的(1~1.5[/font]μm[font=宋体])毛细管柱主要用于分析沸点在100~200[/font][font=宋体]℃的被分析物。[/font][font=宋体]④ 低沸点被分析物(比如乙醛)应该选用液膜较厚的毛细管柱([/font][font=宋体]3~5[/font]μm[font=宋体])以便于在较高的柱温下分析。[/font]四、长度[font=宋体]毛细管柱长度会影响柱效、分离度、保留时间、载气压力。[/font][font=宋体]1)[/font][font=宋体]柱效、分离度和保留时间[/font][font=宋体]理论塔板数与柱子长度成正比。分离度与理论板数的平方根成正比。增加柱子长度理论上是可以增加理论塔板数和分离度。要想得到窄峰和较高的柱效可以考虑使用较长的毛细管柱。保留时间与毛细管柱的长度成反比。使用较长的毛细管柱会增加被分析物的保留时间。[/font][align=center][img]https://img.antpedia.com/instrument-library/attachments/wxpic/65/bc/f65bc4d0ae18bbf418cbe9fd5dbe1868.png[/img][/align][font=宋体]2)[/font][font=宋体]柱头压力[/font][font=宋体]柱头压力与毛细管柱长度成正比。因为常规长度的毛细管柱对柱头压力影响较少,因为柱头压力一般不作为帅选毛细管柱的考虑因素。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]3)[/font][font=宋体]毛细管柱长度选择概述[/font][font=宋体]① [/font][font=宋体]15m长的毛细管柱用于分离简单的被分析物。[font=&]30m[/font]长的毛细管柱一般分析[font=&]10~50[/font]个组分的混合物。[/font][font=宋体]② [/font][font=宋体]复杂的被分析物可以使用长度大于50m的毛细管柱。[/font][font=宋体]③ [/font][font=宋体]毛细管柱的长度并不是一个绝对重要的参数,因为增加柱子长度可以提高柱效和分离度,但同时增加了分析时间。而较短的柱长可以节约分析成本,另外由于较少的主材以屏蔽活性表面从而减少相互作用的机会。避免样品与柱材料接触造成峰拖尾。[/font]五、其他因素[font=宋体]此外,还有一些参数在进行毛细管柱选择时也应该加以考虑。比如毛细管柱程序升温的最高耐受温度、毛细管柱的最低操作温度、毛细管柱与被分析物的兼容性及毛细管柱的耐用性等。[/font]六、结语[font=宋体]不同的毛细管柱之间的保留行为差别很大,选择合适的毛细管柱是利用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]进行药物分析工作的重点,按照被分析物的性质严格按照毛细管柱选用理论并结合毛细管柱的使用说明进行毛细管柱的筛选[/font]