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GC色谱柱选择指南

发布时间：2024-3-15

　　如何选择色谱柱是色谱分析人员需要做出的最重要的决定。由于GC法分离化合物取决于载气和色谱柱固定相之间的分子分配特性，因此选择使用哪种色谱柱不仅会影响色谱性能，也会影响样品通量和容量。

　　珀金埃尔默GC色谱柱选择指南概述了色谱柱的典型应用，以确色谱柱更大程度匹配样品。

　　本文着重说明如何从固定相，柱长，柱内径及膜厚的方面进行优化，从而实现分析性能和效率的最佳平衡。

Part.1

　　固定相

　　选择色谱柱时，分析化学家做出的最重要的决定是选择哪种色谱柱固定相。

　　固定相的化学成分直接影响选择性参数，它决定了化合物是否可以得到最大的保留，以及它们的洗脱顺序。对于非极性固定相，化合物的分离效果受沸点的影响。然而，要解析沸点相似的化合物(如异构体)，通常需要高选择性或极性固定相。下图列出了一些优异的色谱柱固定相，按极性递增的顺序排列。

△图1：毛细管气相色谱固定相的化学成分示例和相应的珀金埃尔默品牌色谱柱，按非极性(左)到极性(右)列出

Part.2

　　柱长

　　分析人员通常使用30m色谱柱进行分离。

　　增加分析柱长的确可以提高效率和分辨率，从理论上来说，60m的柱长可以提供30m柱长两倍的理论塔板数，这看上去似乎很理想。

　　但是色谱柱长度翻倍并不能使分辨率翻倍，分辨率随着长度的平方根成比例提升。同时，就像色谱中所有其他因素一样，增加柱长带来收益的同时，也有成本上升的问题。

增加柱长的优缺点↓

优点	缺点
⚫效率、理论塔板数提升　 ⚫分辨率更高　 ⚫早期洗脱化合物分离提升　 ⚫柱切割导致的柱长损失影响较小	⚪峰更短更宽　　⚪灵敏度降低　　⚪分析时间更长　　⚪较快的升温速率会降低功效

Part.3

　　柱内径

　　气相色谱中常用的两种内径是0.25mm和0.32mm。

　　选择柱内径需要平衡两个相互矛盾的参数：柱效(即理论板数)和样品容量。

　　当减小柱内径时，效率提高，可以更快分离分析物并且出峰更高，更清晰。例如，在开发特别复杂的多组分混合物的分离方法时，应选择尽可能窄的色谱柱。

　　然而，与这一优点相抵消的是，样品容量随着直径缩小呈指数性下降，如下图所示。尽管大口径和更大口径色谱柱可以承受数百至数千纳克的高浓度进样，但解析单个组分的能力受到限制。对于组分较少的样品以及分辨率较高的分析物，宽口径色谱柱可以避免复杂的样品制备/稀释，并加快分析。

△图2：修改柱内径的效益：内径增大时，柱上可接受的化合物质量相较每米塔板数呈指数增长

增加柱内径的优缺点↓

优点	缺点
⚫样品容量更大　　⚫浓度范围更宽　　⚫分析时间更短　　⚫样品制备更少	⚪效率、理论塔板数降低　　⚪分辨率降低　　⚪峰更短更宽　　⚪耗气量更多

Part.4

　　柱膜厚度

　　在分析分离过程中，固定相(即膜)控制着化学分配。因此，我们提供了多种膜厚度不同的固定相。虽然通常认为0.25 μm的膜为“标准”，但理想的膜厚度可能因不同的应用或相而异。

增加柱膜厚度的优缺点↓

优点	缺点
⚫样品容量更大　　⚫一些挥发物的分辨率更高　　⚫与管路、拖尾的相互作用减少　　 _	⚪柱流失更多　　⚪一些半挥发物的分辨率降低　　⚪最高工作温度降低　　⚪效率、理论塔板数降低

　　由衷的希望我们能够帮助用户建立，优化出稳定的分析方法，不仅仅满足实验和项目的要求，更可以提高工作效率和生产力。

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《GC色谱柱选择指南》