毛细管色谱柱的使用技术及常见故障

气相色谱毛细管色谱柱的使用技术及常见故障分析1.毛细管的安装毛细管柱的安装常为人们所忽视，往往会出现作填充色谱柱多年的技术人员，刚使用毛细管柱时，做出的色谱图还不如填充柱的色谱图，这使人们很难理解。但究其原因，多数是由于毛细管柱的安装和操作上的毛病，而不是柱子本身和仪器系统的问题。因此，一根好的毛细管柱和设计得很好的色谱系统，还必须使柱子在系统中安装得合理，才能做出好的结果。1.1毛细管柱与进样器的连接对于分流进样，毛细管柱的入口端一定要伸过分流进样器的分流出口（图1A），亦就是使毛细管柱的入口处于载气的高流速区域。如果毛细管柱的入口在分流进样器的分流出口以下（图1B），处于载气的低流速区域，得到的色谱图还不如填充柱，所以必须将毛细管的入口伸过分流进样器的分流出口，这样才会得到尖锐的峰形。对于分流/不分流进样，毛细管的入口应接到进样器的底部（图1c）这样可以使汽化管中的样品完全进入柱子，也不会出现气流清洗不到的“死区”1.2毛细管柱与检测器的连接在毛细管连接到检测器之前，先接通载气，看一下柱子的出口是否有载气通过，（将柱子出口浸入清水中看是否有气泡出现）如果没有载气从柱子出来，说明柱前的系统中有的地方漏气或柱子堵塞，应找出原因加以解决。然后将柱子的未端尽可能的伸到检FID）的喷嘴以下的1~2厘米处（但不能超过喷嘴如图2，并使柱子的出口处于气流的最高流速区域（即氢气引入口以上），如果柱子不能直接伸到检测器的喷嘴下1~2厘米处，但必须伸到尾吹气入口的上部使柱子的未端处于气流的高速区域。1.3分流比的测定与选择分流比可以定义：样品完全汽化时与载气充分混合后，样品通过分流进样器进入柱子的流量FC与通过分流器的流量F分流之比：分流比=FC/F分流（式1）有的人把分流比定义为：样品进入汽化室后，进样器中总的流速=FC十F分流与柱流速FC之比：分流=FC/FC+F分流（式2）例如，柱子出口流速为1ml/分，分流器放空的流速为99ml/分，则分流比为100:1，因为柱流速FC比分流流速小所以（式1）、（式2）的结果很相近，FC和F分流可通过皂沫流量计测量。如果载气通过毛细管柱的流量很小，用皂沫流量计不容易测，FC也可以通过计算求出：FC=60unr2其中u为载气的平均线速度，单位厘米/秒。u可以通过进样后用某物质的保留时间求得，某物质可以用甲烷、甲醇等均可，要求是色谱柱对该物质的吸附要小，一般以甲烷为宜，具体计算方法为：u=柱长（厘米）/保留）分流比及分流有大小靠分流阀进行调节，选择适当的分流比也很重要。如果分流比很小，样品大多数进入柱子、容易使峰变宽，形成前伸峰。分流比一般选择在1：100~200之间，这时样品的起始组分的谱带扩展很小，出峰尖锐。对一根0.25mm内径的毛细管，用N2作载气，最佳流速0.3~0.4ml/分，则分流流量调到50ml/分左右即可。在毛细管分流进样系统中一般以柱头压力来恒量柱流量的大小。1.4尾吹气流量的测量与选择毛细管色谱分析用FID检测器时，一定要加尾吹气，一般用空气或N2气。加尾吹气的作用之一是减少柱后死体积对色谱峰造成的扩散，之二是保证FID有合适的氮氢比。FID系质量型检测器，适当地增加尾吹气可提高检测的灵敏度（图3）,但尾吹气太高，会引起基线不稳以至灭火，尾吹气太低，会引起色谱峰拖尾、对毛细管柱效损失大大。尾吹气流量一般在20-30ml比较适合，可用皂沫流量计来测量。1.5毛细管柱的老化涂渍好的毛细管柱首先要经过充分的老化，以除去固定液中的低分子量物质，一般商品毛细管柱，在制造出厂前都已经过充分老化；但柱子一经从仪器上拆卸下来，较长时间接触空气，在下一次使用之前，最好以较低的初始温度程序升温至最高使用温度老化2—3次。各种固定液因其性质和生产厂家不同而最高使用温度有所不同，所以要注意毛细管柱的说明，生产毛细管柱的厂家应注明最高使用温度。老化中应注意载气的流速不易过大，否则会破坏均匀的液膜。一般非极性柱在250C以下老化使用，可用普通氮气，在250C以上高温使用时，必须使用高纯氮气或普通氮气经脱氧后使用，以延长柱子的使用寿命。对极性柱，尤其是PEG类（聚乙二醇）、FFAP、含氯基的固定液（OV225、OV275）,一定要用高纯氮气（最好高纯氮气经过脱氧，）99.99%否则，固定液很快被氧化，以致不能使用。1.6交联毛细管柱的清洗交联毛细管柱最重要的优点是当柱被可溶性有机重组分污时，可以用溶剂清洗除去污染物，使柱得以再生，根据污染的性质，可适用非极性溶剂（如正戊烷）或极性浴剂（如二氯甲烷、丙酮、苯等）。每个试验室都可以做一简单设备，如（图4）来进行清洗。清洗方法：将溶剂装入小瓶的2/3处，把毛细管的出口端（接检测器的一端）刺过青霉素的橡皮盖插入溶剂底部。（青霉橡皮盖较硬，不易被弹性石英毛细管刺透，可用一金属丝或注射针预先刺透，在留的痕迹处插入石英毛细管）。接着用25ml或50ml的注射针，向小瓶内压入空气，溶液即会压入柱内，直全部溶剂从柱中流出，（如果是20米以上的大口径毛细管柱，再加一次溶剂清洗）随后，将柱从小瓶中拉出与仪器的进样连接，用载气将柱中的溶剂吹干后，再把柱的另一端与检测连接。用程序升温的方式老化l〜2次，即可使用。清洗过程应注意：①溶剂必须用分析纯试剂；②溶剂在柱浸泡时间不能过长，以防止固定液液膜溶涨，使柱效下降。毛细管色谱分析中常见故障及排除2.1进样不出峰这是最常见的问题之一，主要原因有以下凡个方面：漏气：进样隔垫、柱子两端的接头以及放空针形阀前的连接处漏气。火焰熄灭：调节氢气或尾吹气流量的大小，看记录笔是否向一边偏移，如笔不动，说明火熄了或火没点着。电路不正常：离子线、放大器、记录仪连线接错或接触不好，放大器有问题。系统堵塞：在上述情况均正常时应怀疑系统堵塞，样品没有进到检测器，先检查柱后是否有气流通过，如果没有气流通过，可能柱子堵塞，从柱后折断1~2厘米，仍不通气，再检查柱前是否堵塞，在确认柱子通气的情况下，检查柱子到检测器的连接管路是否堵塞。尾吹气没加上：调节尾吹流量，如果记录笔不动（在保证火点着和仪器正常情况下），应怀疑流量不够。关掉氢气和空气，喷嘴口若没有气流，证明是气路堵塞或尾吹管路堵塞。灵敏度太低；可能高压没加上，绝缘不好等仪器本身的问题，也有操作上的原因，高阻太低，衰减大大，记录仪满刻度毫伏数大大等。毛细管色谱常用10~10欧姆的高阻，衰减尽可能小，记录仪满刻度1毫伏（噪音可允许的情况下）。如果记录仪满刻度只有5毫伏或10毫伏，衰减可相应小一些或高阻高一挡。另外，柱子从中间断开。样品浓度大低、放空流量太大。注射针堵塞等原因都可能造成不出峰。2.2色谱峰拖尾拖尾峰引起的原因比较复杂，毛细管柱和仪器系统都可能引起拖尾柱子两端安装不正确，没有超过分流点和尾吹点；或者是安装好后又在接头处断裂；柱外死体积较大；尾吹气流量小，样品在柱内或者系统内壁非线性吸附；汽化室污染，此时应检查柱子的连接是否正确，有无断裂，尾吹气流量是否合适，强极性组份在金属、载体、固定液和载气以及固定液和玻璃界面上都会发生吸附作用，这些表面吸附作用可以通过表面纯化来解决。最好是将系统全玻璃化，并使用石英毛细管柱，或将样品适当地转化。图5拖尾峰和前峰前伸峰是由于进样量太大，柱子超负荷，进样器或柱温太低引起的、只要提高仪器的灵敏度，减小进样量，提高进样器温度或柱温，就能或少解决色谱峰的前伸问题。2.3峰丢失可能的原因及应采用的排除方法注射器有毛病，用新注射器验证。未接入检测器，或检测器不起作用，检查设定值进样温度太低，检查温度，并根据需要调整柱箱温度太低，检查温度，并根据需要调整无载气流，检查压力调节器，并检查泄漏，验证柱进品流速柱断裂，如柱断裂在柱进口端或检测器末端，是可以补救的，切去柱断裂部分，重新安装2.4前沿峰柱超载，减少进样量两个化合物共洗脱，提高灵敏度和减少进样量，使温度降低10~20度，以使峰分开样品冷凝，检查进样口和柱温，如有必要可升温样品分解，采用失活化进样器衬管或调低进样器温度2.5拖尾峰进样器衬套或柱吸附活性样品：更换衬套。如不能解决问题，就将柱进气端去掉1~2圈，再重新安装柱或进样器温度太低：升温。进样器温度应比样品最高沸点高25度两个化合物共洗脱：提高灵敏度，减少进样量，使温度降低10~20度，以使峰分开柱损坏：更换柱柱污染：从柱进口端去掉1~2圈，再重新安装2.6只有溶剂峰注射器有毛病：用新注射器验证。不正确的载气流速（太低）：检查流速，如有必要，调整之样品太稀：注入已知样品以得出良好结果。如果结果很好，就提高灵敏度或加大注入量。柱箱温度过高：检查温度，并根据需要调整柱不能从溶剂峰中解析出组分：将柱更换成较厚涂层或不同极性载气泄漏：检查泄漏处（用肥皂水）样品被柱或进样器衬套吸附：更换衬套。如不能解决问题，就从柱进口端去掉1~2圈，并重新安装2.7宽溶剂峰由于柱安装不当，在进样口产生死体积：重新安装柱。进样技术差（进样太慢）：采用快速平稳进样技术。进样器温度太低：提高进样器温度。样品溶剂与检测相互影响（二氯甲烷/ECD）：更换样品溶剂。柱内残留样品溶剂：更换样品溶剂隔垫清洗不当：调整或清洗分流比不正确（分流排气流速不足）：调整流速2.8假峰柱吸附样品，随后解吸：更换衬管，如不能解决问题，就从柱进样口端去掉1~2圈，再重新安装。注射器污染：用新注射器及干净的溶剂试一试，如假峰消失，就将注射器冲洗几次。样品量太大：减少进样量。进样技术差（进样太慢：采用快速平稳的进样技术2.9过去工作良好的柱出现未分辨峰柱温不对：检查并调整温度不正确的载气流速：检查并调整流速。样品进样量太大：减少样品进样量进样技术水平太差（进样太慢）：采用快速平稳进样技术。柱和衬套污染：更换衬套。如不能解决问题，就从柱进口端去掉1~2圈，并重新安装2.10基线不规则或不稳定柱流失或污染：更换衬套。如不能解决问题，就从柱进口端去掉1~2圈，并重新安装。检测器或进样器污染：清洗检测器和进样器载气泄漏：更换隔垫，检查柱泄漏。载气控制不协调：检查载所源压力是否充足。如压力＜500psi，请更换气瓶。载气有杂质或气路污染：更换气瓶，使用载气净化装置清洁金属管。载气流速不在仪器最大/最小限定范围之内（包括FID用氢气