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气相色谱固体固定相与载体

发布时间:2015-08-11 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1866

固体固定

包括固体吸附剂、高分子多孔微球、化学键合固定相等。一般用于分离分析永久性气体(H2,O2,CO,CH4等)无机气体和低沸点碳氢化合物、几何异构体或强极性物质。

1.固体吸附剂

常用吸附剂有硅胶、活性炭、氧化铝、分子筛等。固体吸附剂为多孔性固体材料,具有很大的比表面积和较密集的吸附活性点,其色谱性能常受预处理、操作和环境条件影响,重复性较差;吸附等温线一般是非线性的,易形成不对称拖尾峰,保留值随进样量变化,所以要求进样量很小;在高温下有催化活性等。

为了克服上述的不足,可对吸附剂进行一定的处理。最方便的方法是涂“去尾剂”,用去尾剂覆盖吸附剂表面的某些活性中心,使吸附剂表面能趋于均匀,以解决峰不对称的问题。常用的去尾剂如鳖鱼烷、液体石蜡、硅油等高沸点有机物。其用量约为吸附剂质量的1%-3%。有时也采用无机物如KOH,NaOH,AgNO3,CuCl2等作去尾剂。

2.高分子多孔微球

高分子多孔微球聚合物是气固色谱中用途最广的一类固定相,如国外的Chromosorb系列、Porapok系列、Haysep系列,国内GDX系列以及400系列有机载体等。这种固定相主要以苯乙烯和二乙烯基苯交联共聚制备,亦或引入极性不同的基团,可获得具有一定极性的聚合物。

此类固定相具有适用性广,既适用作气固色谱固定相,又可作气液色谱载体;选择性高,分离效果好,具有疏水性能,对水的保留能力比绝大多数有机化合物小,特别适合有机物中微量水的测定,也可用于多元醇、脂肪酸、腈类、胺类等分析;热稳定性好,可在250℃以上温度长期使用;粒度均匀,机械强度高,不易破碎;耐腐蚀,可用于氨、氯气、氯化氢等分析。

3.化学键合固定相

这种固定相一般采用硅胶为基质,利用硅胶表面的硅经基与有机试剂经化学键合而成。其特点是:使用温度范围宽;抗溶剂冲洗;无固定相流失;寿命长;传质速度快。在很高的载气线速下使用时,柱效下降很小。这类固定相,不仅用于气相色谱中,而且更广泛地用作高效液相色谱固定相。

载体

气相色谱载体又称担体,为多孔性颗粒材料。其作用是提供一个大的惰性表面,使固定液能在表面上形成一层薄而均匀的液膜。对载体的要求是:具有足够大的比表面积和良好的热稳定性,化学惰性,即不与试样组分发生化学反应,而且无吸附性、无催化性,颗粒接近球形,粒度均匀,具有一定的机械强度。

1.载体类型

按化学成分大致可分为硅藻土型和非硅藻土型载体两大类。

硅藻土型载体由天然硅藻土锻烧而成。其中天然硅藻土与赫合剂在900℃缎烧后,得到的是红色硅藻土载体。红色是由于氧化铁所致。其结构紧密,机械强度较好;表面孔穴密集,孔径较小,表面积大,能负荷较多的固定液,但表面存在活性吸附中心。

天然硅藻土与少量的碳酸钠助熔剂在1100℃左右混合锻烧,就可得到白色硅藻土载体。由于其中氧化铁与碳酸钠在高温下生成无色的硅酸钠铁盐,故载体呈白色。此种载体结构疏松,强度较差,载体孔径大,表面积小,能负荷的固、定液少。其优点是:表面吸附性和催化性弱,分析极性组分时,可得到对称色谱峰。

非硅藻土载体主要包括聚四氟乙烯、聚三氟乙烯以及玻璃微球。这类载体仅在一些特殊对象(强极性腐蚀性化合物)中应用。

2.硅藻土载体的预处理

硅藻土载体的表面具有硅醇基(Si-OH),并有少量金属氧化物,因此载体表面具有活性中心。当分析极性组分时,易形成色谱峰拖尾,这样,在涂渍固定液之前常常需要进行预处理,使其表面钝化,以降低其吸附性从而减少拖尾现象发生,提高柱效。

常用的预处理方法采用酸洗或碱洗,分别除去载体表面上的铁、铝等金属氧化物或氧化铝等酸性杂质,减少吸附性能。亦可采用硅烷化消除载体表面上的硅醇基,减弱生成氢键作用力,使表面钝化,常用的方法是:先用盐酸浸泡载体,打开载体表面的硅氧桥键,使之生成硅醇键,然后用硅烷化试剂(10%二甲基二氯硅烷的甲苯溶液或5%-8%六甲基二硅胺的甲苯溶液)与之反应生成硅烷键。硅烷化载体适用于分析水、醇、胺类等易形成氢键而产生拖尾的物质。偶有采用硼砂((2%)水溶液中浸泡,870-980℃加热、灼烧釉化,堵塞载体表面的微孔和改变表面的性质。釉化载体吸附性能低,机械强度有所增加,适于分析醇、酸类极性较强的物质。

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