毛细管柱应用

1、2011年年11月月28日日第第1页页毛细管技术与应用毛细管技术与应用于文军于文军2011年年11月月28日日第第2页页课程内容课程内容l毛细管柱的结构与制备技术毛细管柱的结构与制备技术l色谱基础理论在毛细管柱上的应用色谱基础理论在毛细管柱上的应用l毛细管柱的常见固定相及应用毛细管柱的常见固定相及应用l毛细管柱的规格与选用毛细管柱的规格与选用l毛细管柱的使用与维护毛细管柱的使用与维护l毛细管柱应用赏析毛细管柱应用赏析2011年年11月月28日日第第3页页第一课第一课毛细管柱的结构与制备技术毛细管柱的结构与制备技术2011年年11月月28日日第第4页页毛细管柱的应用历史毛细管柱的应用历史l毛细管

2、柱毛细管柱 - Capillary Columnl又称为开管柱或空心柱又称为开管柱或空心柱l1957年，年，PE专家专家Golay提出提出l1958年，获得专利年，获得专利l70年代，获得应用年代，获得应用l80年代，迅速推广年代，迅速推广l目前，已经广为应用目前，已经广为应用l国家标准的滞后性国家标准的滞后性2011年年11月月28日日第第5页页毛细管柱的结构毛细管柱的结构2011年年11月月28日日第第6页页毛细管柱的制备毛细管柱的制备l光导纤维？光导纤维？l固定液涂渍固定液涂渍l键合交联键合交联2011年年11月月28日日第第7页页第二课第二课基础理论应用基础理论应用2011年年11月月

3、28日日第第8页页塔板理论塔板理论l毛细管柱的特点毛细管柱的特点2011年年11月月28日日第第9页页速率理论速率理论l毛细管柱的特点毛细管柱的特点2011年年11月月28日日第第10页页第三课第三课毛细管柱的固定相毛细管柱的固定相2011年年11月月28日日第第11页页商用毛细管柱的固定相商用毛细管柱的固定相l色谱固定相的分类：液相固相。色谱固定相的分类：液相固相。l毛细管柱的特点：开管柱。毛细管柱的特点：开管柱。l液相：涂渍键合交联。液相：涂渍键合交联。l固相：固相：plot柱。柱。2011年年11月月28日日第第12页页液相固定相液相固定相l液相固定相主要有聚硅氧烷类、聚乙二醇类等。液相

4、固定相主要有聚硅氧烷类、聚乙二醇类等。l通过在聚甲基硅氧烷上引入不同的基团，得到了不同极性通过在聚甲基硅氧烷上引入不同的基团，得到了不同极性和特点的各种色谱柱。和特点的各种色谱柱。l带带ms的商业毛细管柱，意味着键合交联型毛细管柱，具的商业毛细管柱，意味着键合交联型毛细管柱，具有低流失长寿命的特点。有低流失长寿命的特点。2011年年11月月28日日第第13页页液相固定相液相固定相-1l100聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷。l非极性。非极性。l具有优异的化学惰性。具有优异的化学惰性。l高性能通用色谱柱。高性能通用色谱柱。l最高使用温度最高使用温度325 ，程序升温一般在，程序升温一般在340-3

5、60 l有键合交联的低流失柱。有键合交联的低流失柱。l普通成品型号：普通成品型号：AT-1、BP-1，CP-SIL-1、DB-1、DC-200、HP-1、Mtx-1、MDN-1、OV-1、OV-101、Rtx-1、SE-30等。等。l键合成品型号：键合成品型号：DB-1ms、HP-1ms、Rtx-1ms等。等。2011年年11月月28日日第第14页页液相固定相液相固定相-2l聚二苯基（聚二苯基（5）聚二甲基（）聚二甲基（95）硅氧）硅氧烷。烷。l弱极性。弱极性。l具有优异的化学惰性。具有优异的化学惰性。l高性能通用色谱柱。高性能通用色谱柱。l最高使用温度最高使用温度325 ，程序升温一般在，程

6、序升温一般在340-360 l有键合交联的低流失柱。有键合交联的低流失柱。l普通成品型号：普通成品型号：AT-5、BP-5，CP-SIL-5、DB-5、HP-5、Mtx-5、MDN-5、OV-5、Rtx-5、SE-52、SE-54等。等。l键合成品型号：键合成品型号：DB-5ms、HP-5ms、Rtx-5ms等。等。2011年年11月月28日日第第15页页液相固定相液相固定相-3l聚二苯基（聚二苯基（35）聚二甲基（）聚二甲基（65）硅）硅氧烷。氧烷。l中等极性。中等极性。l具有优异的化学惰性。具有优异的化学惰性。l高性能通用色谱柱。高性能通用色谱柱。l最高使用温度最高使用温度325 ，程序升

7、温一般在，程序升温一般在340-360 l有键合交联的低流失柱。有键合交联的低流失柱。l普通成品型号：普通成品型号：AT-35、DB-35、HP-35、Mtx-35、MDN-35、Rtx-35、SPB-3、SPB-608、SupHerb等。等。l键合成品型号：键合成品型号：DB-35ms、HP-35ms、Rtx-35ms等。等。2011年年11月月28日日第第16页页液相固定相液相固定相-4l聚苯基氰丙基（聚苯基氰丙基（6）聚二甲基（）聚二甲基（94）硅氧烷。硅氧烷。l中等极性。中等极性。l最高使用温度最高使用温度280。l普通成品型号：普通成品型号：AT-624、AT-1301、DB-624

8、、DB-1301、HP-1301、Rtx-1301、Rtx-624等。等。l14 ： 1701 。 50 ： 225l88：HP-88、SP-25602011年年11月月28日日第第17页页液相固定相液相固定相-5l聚氰丙基甲基硅氧烷。聚氰丙基甲基硅氧烷。l中等极性。中等极性。l最高使用温度最高使用温度240，程序升温，程序升温260 。l普通成品型号：普通成品型号：AT-Silar、BPX-70、DB-23、HP-23、Rtx-2330、SP-2340等。等。2011年年11月月28日日第第18页页液相固定相液相固定相-6l聚三氟丙基甲基硅氧烷。聚三氟丙基甲基硅氧烷。l中等极性。中等极性。l

9、最高使用温度最高使用温度240，程序升温，程序升温260 。l普通成品型号：普通成品型号：AT-200、AT-210、DB-200、DB-210、HP-210、Rtx-200、Rtx-210等。等。2011年年11月月28日日第第19页页液相固定相液相固定相-7l聚乙二醇（聚乙二醇（PEG）。）。l强极性色谱柱。强极性色谱柱。l最高使用温度最高使用温度250-260。l有键合交联型号。有键合交联型号。l普通成品型号：普通成品型号：AT-WAX、DB-WAXetr、HP-INNOWax、Rtx-WAX、BP-20等。等。2011年年11月月28日日第第20页页液相固定相液相固定相-8l改性聚乙二

10、醇（改性聚乙二醇（PEG）。）。l强极性色谱柱。强极性色谱柱。l最高使用温度最高使用温度220-240。l改性物质：硝基对苯二酸、碱。改性物质：硝基对苯二酸、碱。l普通成品型号：普通成品型号：l硝基对苯二酸：硝基对苯二酸：FFAPl碱（胺类）：碱（胺类）：CAM。2011年年11月月28日日第第21页页回眸回眸2011年年11月月28日日第第22页页固相固定相（固相固定相（Plot）lPlot色谱柱是分离室温下为气体的化合物的理想色谱柱是分离室温下为气体的化合物的理想色谱柱。色谱柱。l常用的固定相包括：分子筛、氧化铝、聚苯乙烯常用的固定相包括：分子筛、氧化铝、聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚二乙烯基苯

11、二乙烯基苯、聚二乙烯基苯-乙烯、硅胶、活性炭、乙烯、硅胶、活性炭、其他高选择性吸附剂。其他高选择性吸附剂。2011年年11月月28日日第第23页页固相固定相（固相固定相（Plot）-Al2O3l氧化铝有氧化铝有5种晶型，色谱上用的是种晶型，色谱上用的是型。型。l相对而言，氧化铝固定相为中等极性。相对而言，氧化铝固定相为中等极性。l对烃类及其异构体具有良好的分离效果。对烃类及其异构体具有良好的分离效果。l活性受含水量影响非常大，需要活化。活性受含水量影响非常大，需要活化。l使用温度一般不超过使用温度一般不超过200。l有多种改性方式，改变其特性。有多种改性方式，改变其特性。lKCl 改性：极性最

12、弱。改性：极性最弱。lS（Na2SO4）改性：极性居中。）改性：极性居中。l不改性：极性最强，最易老化。不改性：极性最强，最易老化。2011年年11月月28日日第第24页页固相固定相（固相固定相（Plot）-分子筛分子筛l人工合成的硅铝酸盐。人工合成的硅铝酸盐。MOAl2O3xSiO2yH2O。l型号：型号：4A、5A、13X三种。三种。l吸水会失去活性，可再活化。吸水会失去活性，可再活化。l氨、甲酸、氨、甲酸、CO2会被永久吸附。会被永久吸附。l常用于永久气体分离。常用于永久气体分离。l最高使用温度最高使用温度300。lAT-MoleSieve、HP-PLOTMolesieve、RT-Msi

13、eve13K等。等。2011年年11月月28日日第第25页页固相固定相（固相固定相（Plot）-硅胶硅胶l氢键型强极性吸附剂。氢键型强极性吸附剂。l分粗孔、细孔、多孔三种类型。色谱多用粗孔。分粗孔、细孔、多孔三种类型。色谱多用粗孔。l分离能力取决于孔径和含水量。分离能力取决于孔径和含水量。l最高使用温度最高使用温度260，程序升温，程序升温300 。lGasPro2011年年11月月28日日第第26页页固相固定相（固相固定相（Plot）-高分子微球高分子微球lGDX-高高分子分子多多孔孔小小球。球。l具有吸附和分配色谱两种特性。具有吸附和分配色谱两种特性。l适合分离低分子量有机物。适合分离低分

14、子量有机物。l活性低，峰形好。活性低，峰形好。l憎水，适合分析微量水。憎水，适合分析微量水。l最高使用温度最高使用温度270，程序升温，程序升温290 。l聚苯乙烯二乙烯基苯：聚苯乙烯二乙烯基苯：Plot Q或者或者Q Plot。l聚二乙烯基苯乙二醇二甲基苯烯酸酯：聚二乙烯基苯乙二醇二甲基苯烯酸酯：U2011年年11月月28日日第第27页页第四课第四课商用毛细管柱的规格和选择商用毛细管柱的规格和选择2011年年11月月28日日第第28页页商用毛细管柱的规格商用毛细管柱的规格l长度（长度（m）l10-150。l内径（内径（mm）l0.10、0.20、0.25、0.32、0.53、0.75l膜厚（

15、膜厚（um）l0.1、0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、7.02011年年11月月28日日第第29页页如何找到一根合适的毛细管柱？如何找到一根合适的毛细管柱？l主要考虑以下主要考虑以下4个方面！个方面！l固定相固定相l内径内径l膜厚膜厚l长度长度2011年年11月月28日日第第30页页选择毛细管柱选择毛细管柱-固定相固定相l相似性原则：用非极性柱分析非极性物质。相似性原则：用非极性柱分析非极性物质。l易分离物质选用极性小的更佳。易分离物质选用极性小的更佳。l分析氢键型物质用氢键型分析氢键型物质用氢键型PEG柱更佳。柱更佳。l轻烃或永久气体用轻烃或

16、永久气体用Plot柱更佳。柱更佳。l高苯基固定相对芳香族物质保留能力更强。高苯基固定相对芳香族物质保留能力更强。l作用力作用力-极性极性-选择性。选择性。l色散力色散力-取向力取向力-偶极力偶极力-氢键。氢键。2011年年11月月28日日第第31页页沸点规律沸点规律l在非极性色谱柱上按照沸点从小到大出峰。在非极性色谱柱上按照沸点从小到大出峰。l沸点规律不普遍应用于色散力互相作用。沸点规律不普遍应用于色散力互相作用。l结构简单、同系物准确，混合官能团化合物可能有偏差。结构简单、同系物准确，混合官能团化合物可能有偏差。l沸点相差超过沸点相差超过30，则很容易分离。，则很容易分离。l10以内，分离难

17、，且沸点规律易出偏差。以内，分离难，且沸点规律易出偏差。2011年年11月月28日日第第32页页多组分不同极性柱下的分离情况多组分不同极性柱下的分离情况2011年年11月月28日日第第33页页选择固定相的思路选择固定相的思路l完全没有经验和思路：选择非极性或弱极性柱完全没有经验和思路：选择非极性或弱极性柱l非极性柱的使用温度更高，寿命更长。非极性柱的使用温度更高，寿命更长。l要考虑检测器和固定相之间的匹配。要考虑检测器和固定相之间的匹配。2011年年11月月28日日第第34页页选择毛细管柱选择毛细管柱-内径内径l内径有什么影响？内径有什么影响？l柱效率柱效率l保留时间（分析时间）保留时间（分析

18、时间）l柱前压柱前压l载气流速载气流速l柱容量柱容量2011年年11月月28日日第第35页页内径与柱效率内径与柱效率l毛细管柱理论塔板高度与内径成正比。毛细管柱理论塔板高度与内径成正比。2011年年11月月28日日第第36页页不同内径的影响不同内径的影响2011年年11月月28日日第第37页页选择毛细管柱选择毛细管柱-膜厚膜厚2011年年11月月28日日第第38页页不同膜厚的影响不同膜厚的影响2011年年11月月28日日第第39页页不同膜厚的影响不同膜厚的影响2011年年11月月28日日第第40页页膜厚与内径的联系膜厚与内径的联系-相比相比2011年年11月月28日日第第41页页不同尺寸毛细管

19、柱相比情况表不同尺寸毛细管柱相比情况表2011年年11月月28日日第第42页页相比是决定保留时间的关键相比是决定保留时间的关键2011年年11月月28日日第第43页页相比是决定保留时间的关键相比是决定保留时间的关键2011年年11月月28日日第第44页页选择毛细管柱选择毛细管柱-长度长度2011年年11月月28日日第第45页页柱长和保留时间柱长和保留时间2011年年11月月28日日第第46页页柱长和保留时间柱长和保留时间2011年年11月月28日日第第47页页柱长度的选择柱长度的选择l柱长加倍只能带来柱长加倍只能带来1.414倍的提升，但成本却几乎加倍。倍的提升，但成本却几乎加倍。l柱子越长，

20、需要的柱前压就越高。柱子越长，需要的柱前压就越高。l较长的色谱柱，固定相流失也较严重。较长的色谱柱，固定相流失也较严重。l柱子越长，分析时间就越长。柱子越长，分析时间就越长。l即使如此，增加柱长仍然是毛细管色谱增加分离度的一个即使如此，增加柱长仍然是毛细管色谱增加分离度的一个好办法！好办法！l把长柱子切割成短柱子？把长柱子切割成短柱子？2011年年11月月28日日第第48页页柱长度的选择柱长度的选择l不知道多长合适，怎么办？不知道多长合适，怎么办？30ml易分离组份，短一点。易分离组份，短一点。l多组分分离，长一点。多组分分离，长一点。l细柱子，短一点。细柱子，短一点。2011年年11月月28日日第第49页页第五课第五课毛细管柱的使用与维护毛细管柱的使用与维护2011年年11月月28日日第第50页页毛细管柱的切割毛细管柱的切割2011年年11月月28日日第第51页页毛细管柱的安装毛细管柱的安装2011年年11月月28日日第第52页页2011年年11