气相色谱法（五）

三、色谱柱

气相色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类。色谱柱内填充的固体物质称为固定相，根据同定相的不同，可把气相色谱法分为气同色谱和气液色谱。农药残留分析常用的是气液色谱柱，以下简要介绍农药残留分析常用的气液色谱柱。

(一)填充柱

1、色谱柱的材料和形状色谱柱可用玻璃管、不锈钢管等材料制成。常用的色谱柱形状有U形和螺旋形两种，内径一般为2～4 mm，柱长为0.5～2m。

2、气液色谱固定液气液色谱填充柱内是惰性同体载体上涂渍一薄层固定液的固定相，固定液的不同直接影响待测组分的分离效能，固定液的选择是气相色谱分析的关键环节。

(1)固定液应具备的条件固定液在操作温度下必须是液态物质，且应具备以下条件。

①对组分的选择性好：固定液对组分应有不同的溶解性(良好的选择性)，在操作条件下，固定液能使欲分离的两组分有较大的相对保留值。

②蒸气压低：蒸气压低，同定液不易流失，可以保持柱效，也不影响高灵敏度检测器的使用。

③热稳定好：在操作温度(柱温)下，同定液不发生分解或聚合反应，保持原有特性。

④化学惰性好：同定液不与待测组分、载体、载气发生化学反应。

⑤凝固点低、黏度适当：凝固点低则在低温可以使用，黏度适当则可减少因柱温下降黏度变大而造成柱效降低的弊端。

⑥溶解力好：对样品组分有足够的溶解力。

气液色谱固定液很多，它们具有不同的组成、性质、用途，通常按固定液的极性和化学类型分类(表5—3)。化学类型分类是将有相同官能团的固定液排列在一起，然后按官能团的类型分类。这样就便于按组分与固定液结构相似原则选择固定液(表5—4)。

(2)固定液的选择总的来说，固定液选择的基本原则是相似相溶原理。

①非极性物质：对非极性物质，一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的后流出。

① 极性物质：对极性物质，选用极性固定液，试样中各组分按极性次序分离，极性小的先流出，极性大的后流出。

③非极性和极性混合物：对非极性和极性混合物，一般选用极性固定液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出。

④能形成氢键的样品：对能形成氢键的样品，一般选用极性或氢键型固定液，试样中各组分按与固定液分子间形成氢键能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键的最后流出。

⑤复杂的难分离物质：对复杂的难分离物质，可选用两种或两种以上混合固定液。

⑥极性未知样品：对于样品极性情况未知的，一般用最常用的几种固定液做试验。

此外，固定液的选择还需要考虑固定液的使用温度，每一种固定液都有一最高使用温度极限，超过这一温度，固定液会流失或发生化学变化，使色谱柱寿命缩短、沾污检测器。部分高温固定液在较低温度下会结晶或变得特别黏稠，使柱效大幅下降，因此有些固定液有最低使用温度。

3、担体：担体(也称为载体)为固定液提供一个大的惰性表面，以支撑固定液并使其能在表面均匀铺展形成液膜。

(1)对担体的要求：对担体的要求为：比表面积大、孔径分布均匀；表面对溶质无吸附或吸附性很弱；化学惰性、热稳定性好；具有足够的机械强度。

(2)担体种类 ：色谱担体分为硅藻土和非硅藻土担体两大类。硅藻土担体是气相色谱中常用的担体，它是由硅藻的单细胞海藻骨架组成，主要成分是二氧化硅和少量无机盐，根据制造方法不同，又分为红色载体和白色载体。表5—5为农药残留分析中常用的担体。

(3)担体表面的预处理：载体表面并非完全惰性，具有一定的活性中心[如硅醇基(一Si—OH)]或含有矿物杂质(如氧化铝、铁等)，这些催化活性和吸附活性中心，使色谱峰产生拖尾。为消除这些现象，担体应进行预处理，预处理方法有酸洗、碱洗、硅烷化等。

①酸洗法：用3～6 mol／L的盐酸浸煮载体，过滤，水洗至中性，甲醇淋洗，脱水烘干。酸洗担体适用于酸类、酯类的分析。

②碱洗法：用5％～10％NaOH一甲醇溶液浸泡，然后依次用水、甲醇洗至中性，除去氧化铝等酸性作用点，用于分析碱性物质。

③硅烷化：用硅烷化试剂与载体表面硅醇基反应，使生成硅烷醚，以除去表面氢键作用力。常用硅烷化试剂有二甲基二氯硅烷(DMCS)、六甲基二硅烷胺(HMDS)等。

④化学键合：白色(未硅烷化)的担体以盐酸回流酸洗后，用蒸馏水洗至中性、烘干，涂6％～8％PEG 20 M，在260～280℃通氮处理，用甲醇洗去未结合的PEG 20M。

参考资料：农药残留分析