2012-11-22
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毛細(xì)管色譜柱的使用技術(shù)及常見故障
1．毛細(xì)管的安裝
毛細(xì)管柱的安裝常為人們所忽視，往往會(huì)出現(xiàn)作填充色譜柱多年的技術(shù)人員，剛使用毛細(xì)管柱時(shí)，做出的色譜圖還不如填充柱的色譜圖，這使人們很難理解。但究其原因，多數(shù)是由于毛細(xì)管柱的安裝和操作上的毛病，而不是柱子本身和儀器系統(tǒng)的問題。因此，一根好的毛細(xì)管柱和設(shè)計(jì)得很好的色譜系統(tǒng)，還必須使柱子在系統(tǒng)中安裝得合理，才能做出好的結(jié)果。
1.1毛細(xì)管柱與進(jìn)樣器的連接
對(duì)于分流進(jìn)樣，毛細(xì)管柱的入口端一定要伸過(guò)分流進(jìn)樣器的分流出口（圖1A），亦就是使毛細(xì)管柱的入口處于載氣的高流速區(qū)域。如果毛細(xì)管柱的入口在分流進(jìn)樣器的分流出口以下（圖1B），處于載氣的低流速區(qū)域，得到的色譜圖還不如填充柱，所以必須將毛細(xì)管的入口伸過(guò)分流進(jìn)樣器的分流出口，這樣才會(huì)得到尖銳的峰形。
對(duì)于分流/不分流進(jìn)樣，毛細(xì)管的入口應(yīng)接到進(jìn)樣器的底部（圖1c），這樣可以使汽化管中的樣品*進(jìn)入柱子，也不會(huì)出現(xiàn)氣流清洗不到的“死區(qū)”。
1.2毛細(xì)管柱與檢測(cè)器的連接
在毛細(xì)管連接到檢測(cè)器之前，先接通載氣，看一下柱子的出口是否有載氣通過(guò)，（將柱子出口浸入清水中看是否有氣泡出現(xiàn)）如果沒有載氣從柱子出來(lái)，說(shuō)明柱前的系統(tǒng)中有的地方漏氣或柱子堵塞，應(yīng)找出原因加以解決。然后將柱子的未端盡可能的伸到檢測(cè)器（FID）的噴嘴以下的1~2厘米處（但不能超過(guò)噴嘴如圖2 ，并使柱子的出口處于氣流的zui高流速區(qū)域（即氫氣引入口以上），如果柱子不能直接伸到檢測(cè)器的噴嘴下1~2厘米處，但必須伸到尾吹氣入口的上部使柱子的未端處于氣流的高速區(qū)域。
1.3分流比的測(cè)定與選擇
分流比可以定義：樣品*汽化時(shí)與載氣充分混合后，樣品通過(guò)分流進(jìn)樣器進(jìn)入柱子的流量FC與通過(guò)分流器的流量F分流之比：
分流比= FC/F分流 （式1）
有的人把分流比定義為：樣品進(jìn)入汽化室后，進(jìn)樣器中總的流速=FC十F 分流與柱流速FC之比：
分流比=FC/（FC +F分流） （式2）
例如，柱子出口流 速為1ml/分，分流器放空的流速為99ml／分，則分流比為100:1 ，因?yàn)橹魉貴C比分流流速小得多，所以（式1）、（式2）的結(jié)果很相近，F(xiàn)C和F 分流可通過(guò)皂沫流量計(jì)測(cè)量。如果載氣通過(guò)毛細(xì)管柱的流量很小，用皂沫流量計(jì)不容易測(cè)量，F(xiàn)C也可以通過(guò)計(jì)算求出：
FC= 60uπr2
其中u為載氣的平均線速度，單位厘米／秒。u可以通過(guò)進(jìn)樣后用某物質(zhì)的保留時(shí)間求得，某物質(zhì)可以用甲烷、甲醇等均可，要求是色譜柱對(duì)該物質(zhì)的吸附要小，一般以甲烷為宜，
具體計(jì)算方法為：
u=柱長(zhǎng)（厘米）/保留時(shí)間（秒）
分流比及分流有大小靠分流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，選擇適當(dāng)?shù)姆至鞅纫埠苤匾?。如果分流比很小，樣品大多?shù)進(jìn)入柱子、容易使峰變寬，形成前伸峰。分流比一般選擇在1:100~200之間，這時(shí)樣品的起始組分的譜帶擴(kuò)展很小，出峰尖銳。對(duì)一根0.25mm內(nèi)徑的毛細(xì)管柱，用N2作載氣，*流速0.3~0.4ml/分，則分流流量調(diào)到50ml/分左右即可。在毛細(xì)管分流進(jìn)樣系統(tǒng)中一般以柱頭壓力來(lái)恒量柱流量的大小，下表給出一些常用的毛細(xì)管柱在標(biāo)準(zhǔn)線速度的情況下的柱頭壓力：
1.4尾吹氣流量的測(cè)量與選擇
毛細(xì)管色譜分析用FID檢測(cè)器時(shí)，一定要加尾吹氣，一般用空氣或N2氣。加尾吹氣的作用之一是減少柱后死體積對(duì)色譜峰造成的擴(kuò)散，之二是保證FID有合適的氮?dú)浔取ID系質(zhì)量型檢測(cè)器，適當(dāng)?shù)卦黾游泊禋饪商岣邫z測(cè)的靈敏度（圖3），但尾吹氣太高，會(huì)引起基線不穩(wěn)以至滅火，
尾吹氣太低，會(huì)引起色譜峰拖尾、對(duì)毛細(xì)管柱效損失大大。尾吹氣流量一般在20-30ml比較適合，可用皂沫流量計(jì)來(lái)測(cè)量。
1.5 毛細(xì)管柱的老化
涂漬好的毛細(xì)管柱首先要經(jīng)過(guò)充分的老化，以除去固定液中的低分子量物質(zhì)，一般商品毛細(xì)管柱，在制造出廠前都已經(jīng)過(guò)充分老化；但柱子一經(jīng)從儀器上拆卸下來(lái)，較長(zhǎng)時(shí)間接觸空氣，在下一次使用之前，以較低的初始溫度程序升溫至zui高使用溫度老化2—3次。各種固定液因其性質(zhì)和生產(chǎn)廠家不同而zui高使用溫度有所不同，所以要注意毛細(xì)管柱的說(shuō)明，生產(chǎn)毛細(xì)管柱的廠家應(yīng)注明zui高使用溫度。
老化中應(yīng)注意載氣的流速不易過(guò)大，否則會(huì)破壞均勻的液膜。一般非極性柱在250℃以下老化使用，可用普通氮?dú)?，?50℃以上高溫使用時(shí)，必須使用高純氮?dú)饣蚱胀ǖ獨(dú)饨?jīng)脫氧后使用，以延長(zhǎng)柱子的使用壽命。對(duì)極性柱，尤其是PEG類（聚乙二醇）、FFAP、含氰基的固定液（OV225•OV275），一定要用高純氮?dú)猓ǜ呒兊獨(dú)饨?jīng)過(guò)脫氧，）99.99%否則，固定液很快被氧化，以致不能使用。
1.6交聯(lián)毛細(xì)管柱的清洗
交聯(lián)毛細(xì)管柱zui重要的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)柱被可溶性有機(jī)重組分污時(shí)，可以用溶劑清洗除去污染物，使柱得以再生，根據(jù)污染的性質(zhì)，可適用非極性溶劑（如正戊烷）或極性浴劑（如二氯甲烷、丙酮、苯等）。每個(gè)試驗(yàn)室都可以做一簡(jiǎn)單設(shè)備，如（圖4）來(lái)進(jìn)行清洗。
清洗方法：將溶劑裝入小瓶的2/3處，把毛細(xì)管的出口端（接檢測(cè)器的一端）刺過(guò)青霉素的橡皮蓋插入溶劑底部。（青霉橡皮蓋較硬，不易被彈性石英毛細(xì)管刺透，可用一金屬絲或注射針預(yù)先刺透，在留的痕跡處插入石英毛細(xì)管）。接著用25ml或50ml的注射針，向小瓶?jī)?nèi)壓入空氣，溶液即會(huì)壓入柱內(nèi)，直全部溶劑從柱中流出，（如果是20米以上的大口徑毛細(xì)管柱，再加一次溶劑清洗） 隨后，將柱從小瓶中拉出與儀器的進(jìn)樣連接，用載氣將柱中的溶劑吹干后，再把柱的另一端與檢測(cè)連接。用程序升溫的方式老化l～2次，即可使用。
清洗過(guò)程應(yīng)注意：①溶劑必須用分析純?cè)噭?；②溶劑在柱浸泡時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，以防止固定液液膜溶漲，使柱效下降。
1.7毛細(xì)管色譜分析中常見故障及排除
1.7.1進(jìn)樣不出峰
這是zui常見的問題之一，主要原因有以下凡個(gè)方面：
漏氣：進(jìn)樣隔墊、柱子兩端的接頭以及放空針形閥前的連接處漏氣。
火焰熄滅：調(diào)節(jié)氫氣或尾吹氣流量的大小，看記錄筆是否向一邊偏移，如筆不動(dòng)，說(shuō)明火熄了或火沒點(diǎn)著。
電路不正常：離子線、放大器、記錄儀連線接錯(cuò)或接觸不好，放大器有問題。
系統(tǒng)堵塞：在上述情況均正常時(shí)應(yīng)懷疑系統(tǒng)堵塞，樣品沒有進(jìn)到檢測(cè)器，先檢查柱后是否有氣流通過(guò)，如果沒有氣流通過(guò)，可能柱子堵塞，從柱后折斷1~2厘米，仍不通氣，再檢查柱前是否堵塞，在確認(rèn)柱子通氣的情況下，檢查柱子到檢測(cè)器的連接管路是否堵塞。
尾吹氣沒加上：調(diào)節(jié)尾吹流量，如果記錄筆不動(dòng)（在保證火點(diǎn)著和儀器正常情況下），應(yīng)懷疑流量不夠。關(guān)掉氫氣和空氣，噴嘴口若沒有氣流，證明是氣路堵塞或尾吹管路堵塞。
靈敏度太低；可能高壓沒加上，絕緣不好等儀器本身的問題。
另外，柱子從中間斷開。樣品濃度大低、放空流量太大。注射針堵塞等原因都可能造成不出峰。
1.7.2色譜峰拖尾，如（圖5）
拖尾峰引起的原因比較復(fù)雜，毛細(xì)管柱和儀器系統(tǒng)都可能引起拖尾。
柱子兩端安裝不正確，沒有超過(guò)分流點(diǎn)和尾吹點(diǎn)；或者是安裝好后又在接頭處斷裂；
柱外死體積較大；尾吹氣流量小，樣品在柱內(nèi)或者系統(tǒng)內(nèi)壁非線性吸附；汽化室污染，此時(shí)應(yīng)檢查柱子的連接是否正確，有無(wú)斷裂，尾吹氣流量是否合適，強(qiáng)極性組份在金屬、載體、固定液和載氣以及固定液和玻璃界面上都會(huì)發(fā)生吸附作用，這些表面吸附作用可以通過(guò)表面純化來(lái)解決。是將系統(tǒng)全玻璃化，并使用石英毛細(xì)管柱，或?qū)悠愤m當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)化。
前伸峰是由于進(jìn)樣量太大，柱子超負(fù)荷，進(jìn)樣器或柱溫太低引起的、只要提高儀器的靈敏度，減小進(jìn)樣量，提高進(jìn)樣器溫度或柱溫，就能或少解決色譜峰的前伸問題。
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