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气相色谱技术中毛细管柱技术的发展

2022-06-23

气相色谱技术的发展已经有了几十年的历史,它是一种相当成熟且应用广泛的复杂混合物的分离分析方法。GC可以分析的样品范围极为广泛,应用领域包括了从石油化工、环境保护,到食品分析、医药卫生等方面。

1903年俄国植物学家Tswett用一根填充碳酸钙的柱子、以石油醚为流动相使绿叶浸取液中不同色素分离成单独的谱带,色谱法由此诞生。

而1957年毛细管气相色谱的出现又是气相色谱中的一个重要的里程碑,它与传统的填充柱相比在分离效率和分析速度方面都有了新的提高。在毛细管气相色谱的发展过程中,毛细管气相色谱柱的管材几经变迁。毛细管柱的品种随着色谱固定相的发展也迅速增加。从气相色谱柱的发展历程中,我们可以看出色谱工作者们使得色谱技术在不断的更新与进步着,让气相色谱发展成为目前色谱中相当完善的技术之一。

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气相色谱法(gas_chromatography,简称GC)亦称气体色谱法,气相层析法。其核心即为色谱柱。

气相色谱柱有多种类型,可按色谱柱的材料、形状、柱内径的大小和长度、固定液的化学性能等进行分类。色谱柱使用的材料通常有玻璃、石英玻璃、不锈钢和聚四氟乙烯等,根据所使用的材质分别称之为玻璃柱、石英玻璃柱、不锈钢柱和聚四氟乙烯管柱等。

在毛细管色谱中目前普遍使用的是玻璃柱和石英玻璃柱,后者应用范围更广。毛细管色谱柱经过二十多年的不断改进和发展,使它的柱效、柱寿命、重复性、惰性和热稳定性等都得到很大的提高和改善。

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毛细管气相色谱及毛细管柱的发展

毛细管气相色谱的出现是气相色谱发展的一个重要的里程碑,它比传统的填充柱在分离效率和分析速度方面都提高了一个新的水平。

毛细管气相色谱的概念更早是由Martin提出的,他预言色谱柱如采用内径很细的柱子,色谱分离的总效率将大大提高。

Golay 更初用聚乙烯毛细管考察了空气峰的分离情况,并成功地在内径为250μm的金属毛细管内壁,涂渍了一层很薄的聚乙二醇的固定液(1%二氯甲烷溶液w/v),使用热导池检测器shou次实现了毛细管气相色谱的分离。他所得到的结果比当时采用填充柱的柱效率提高了约7-8倍,显示了这种新方法的优点和潜力。

1957年国际气相色谱研讨会上Golay报告了他的研究成果,并shou次从理论上分析了影响柱效的因素,实现了Martin的预言。

在1958年第二届国际气相色谱讨论会上,Golay又提出了壁涂毛细管柱色谱的动力学理论,展示了分离间、对二甲苯和己烷异构体的色谱图,di一次用毛细管柱解决了当时难以解决的异构体的分离问题。

1959年Scott成功地采用尼龙为柱材料制出了不同长度和不同内径的毛细管柱。而进入到70年代就开始改用玻璃材料制做毛细管柱。

1979年在国际第二次毛细管报告会上,Dandeneau和Zerenner报告了用熔融二氧化硅即弹性石英毛细管柱做毛细管的研究,从此毛细管的制备又上了一个新的台阶。因为弹性石英柔韧性好,不易折断,便于操作,内表面惰性好,对一些极性和氢键型化合物吸附弱,拖尾小。

因此到80年代后期石英毛细管柱已逐步取代了玻璃毛细管柱而成为现今更佳的毛细管柱材料。无论玻璃或石英毛细管柱,在涂渍过程中要得到高柱效,固定液必须在柱内表面形成一个均匀的、完整的牢固液膜。因此,要使玻璃或石英柱上的固定液具有好的涂渍,必须对毛细管内壁进行各种处理,即提高它表面具有的临界表面张力,以便提高它的可湿润性。

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