环境监测色谱分析中色谱柱的选择研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 环境监测色谱分析中色谱柱的选择 研究 摘要：主要综述了毛细管柱的发 展简史，色谱的分析原理、毛细管柱固 定液的分类，毛细管柱的选择原则以及 在环境监测分析时使用的各类型的色谱 柱，对环境监测领域的气相色谱分析工 作者如何选择到一根最优的色谱柱具有 一定的借鉴意义。 中国论文网 /7/view-12993445.htm 关键词：毛细管柱； 环境监测； 气相色谱 中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号： 16749944（2017）16009704 1 引言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 自 1952 年马丁和詹姆斯发明了 气-液色谱方法，特别是 1957 年戈雷发 明了开口毛细管柱，使得气相色谱法得 到快速发展，经过 60 多年的发展，气 相色谱法在环境科学研究、环境监测等 领域的应用日益广泛，已成为环境污染 物分析的两大支柱之一，测定的范围从 空气中纳克每立方米的多环芳烃到残留 量为纳克每升的多氯联苯和二f 英。 在地表水环境质量标准 （3838- 2002）109 项因子中 59 项用气相色谱法 分析1，大气有机污染物、土壤中有机 污染物大部分均为气相色谱法分析，而 气相色谱最关键部分为分离系统，为此 在分析时选择一根最优的色谱柱就十分 有必要了。 2 毛细管色谱柱发展简史 自从 1958 年戈雷提出内壁涂敷 毛细管柱以来，特别是 1970 年用玻璃 和石英材料制成的毛细管取代金属柱后， 毛细管柱的技术有相当大的发展，从选 择柱材料到柱内壁处理与涂渍，经历了 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 失败到成功，最后终于走进了分析实验 室。 3 气相色谱的分析原理 在色谱柱中，使混合物中各组分 在两相间进行分配，其中一项不动，称 为固定相，另一相是携带混合物流过此 固定相的流体，称为流动相，当流动相 中所含混合物经过固定相时，就会与固 定相发生作用，由于各组分在性质和结 构上的差异，与固定相发生作用的大小、 强弱也有差异，因此在统一载气推动力 的作用下，不同组分在固定相中的滞留 时间有长有短，从而按先后不同的次序 从固定相中流出至检测器，检测器将组 分的浓度信号转变成电信号，并经放大 器放大后由记录仪记录测量。出峰的相 对时间构成定性分析的依据，峰面积或 峰高与组分浓度成正比，构成定量分析 的依据。 5.1 固定液的选择 （1）如果不知道使用何种固定 相，可以从非极性柱或弱极性柱开始试 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 用，如效果不好，再按极性渐强的顺序 逐一尝试，直到有令人满意的分析结果。 （2）使用能够提供满意分离度 和分析时间的极性最小的固定液色谱柱， 因非极性色谱柱流失低，使用温度高， 使用寿命长。 （3）按“ 相似相容 ”原理，选择 和被测目标物极性相近的固定液色谱柱。 （4）避免使用含有在选择性检 测器产生高响应值功能团的固定液色谱 柱。 5.2 色谱柱直径的选择 分配比一定时，毛细管柱的柱效 随着内径的减少而增加，两者成反比的 关系，尺寸较小的色谱柱，其分离度和 灵敏度也相应提高，但柱容量也会相应 减小，柱头压会相应升高。 （1）当需要有较高柱效时，使 用 0.150.25 mm 内径的色谱柱。 （2）当需要较高的样品容量时， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 使用 0.32 mm 内径的色谱柱。 （3）当在仪器配备大口径直接 进样器并需要较高柱效时，使用 0.45 mm 内径色谱柱。 （4）当在仪器配备大口径直接 进样器时（如吹扫捕集和顶空M 样器） ，使用 0.53 mm 内径的色谱柱。 5.3 色谱柱柱长的选择 柱长影响色谱柱的柱效、保留时 间、柱头压，柱效与柱长成正比，但增 加 1 倍的柱长也只能增加 1.41 倍的分离 度。如两个峰的分离度较小而又没有其 他方法改变时，可以使用较长的色谱柱 来改善分离度。 （1）如果不知道最佳长度，可 以使用 2530 m 长的色谱柱。 （2）1015 m 长的色谱柱适用 于分离含有很容易分离的溶质的样品， 内径很小的色谱柱通常采用较短的长度 以降低柱头压。 （3）如果通过其他方法不能达 到满意的分离度时，可使用 5060 m -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 长的色谱柱，适合分离多组分复杂的样 品，但分析时间较长，色谱柱本身和分 析的费用均较高。 5.4 色谱柱膜厚的选择 色谱柱液膜厚度影响 5 个主要参 数：保留时间、分离度、柱流失、柱惰 性和柱容量。在恒温条件下，溶质保留 与膜厚度成正比，增加液膜厚度能增加 柱容量，改善早流出峰的分离度，但也 可能降低迟流出峰的分离度。 （1）对于 0.180.32 mm 内径 的色谱柱，其平均或标准膜厚为 0.180.25 m，可用于大多数分析。 （2） 对于 0.450.53 mm 内径 的色谱柱，其平均或标准膜厚为 0.81.5 m，可用于大多数分析。 （3） 厚液膜色谱柱用于保留和 分离易挥发性溶质，惰性好，柱容大， 但柱流失较高，降低了使用温度上限。 （4）薄液膜色谱柱用于降低高 沸点、高分子量溶质的保留，具有较低 的柱容量和柱流失，但惰性较低。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 6 环境监测气相色谱分析中色谱 柱的应用 表 1 列出了自 2008 年以来环境 保护部制定的气相色谱法（含质谱联用） 分析水质有机污染物标准中推荐使用的 色谱柱，大气和土壤有机污染物分析方 法与水质类似。从表中可以看出，除苯 系物因乙苯、对二甲苯、间二甲苯需要 强极性色谱柱诱导苯环才能分开而使用 聚乙二醇色谱柱，乙腈、丙烯腈和丙烯 醛因“相似相容 ”原理使用强极性的聚乙 二醇色谱柱，挥发性卤代烃也因“相似 相容”使用中极性的 6%氰丙基苯 -94%二 甲基硅氧烷色谱柱，大部分标准采用的 是非极性或弱极性的色谱柱。 在环境监测领域分析有机污染时， 可以根据以下原则选择到一根最优的色 谱柱。 （1）根据样品的性质，从色谱 柱的固定夜、内径、柱长、固定液膜厚 等