氣相填充色譜柱的制備

一、目的要求

1. 學習固定液的涂漬技術。

2. 掌握氣-液填充色譜柱的制備方法。

3、了解和掌握色譜柱的老化技術。

二、方法原理

色譜柱是氣相色譜分析儀的核心部分。填充色譜柱因其制備容易、性能穩定、柱容量大及使用方便等而廣泛應用。一根高分離效能的色譜柱，不僅要選擇合適的固定液和載體，而且還要使固定液在載體上薄而均勻地涂漬，均勻而緊密地填充到色譜柱中。所以，色譜柱的制備是色譜分析法應掌握的重要技術之一。氣-液填充色譜柱制備步驟：

① 色譜柱的選擇，可選用內徑均勻、長度適當的玻璃管、不銹鋼管或塑料管，一般填充柱內徑 2 ～ 4mm，長 0.5 ～ 3 m，形狀可為 U 型或螺旋型，螺旋型柱圈徑應比內徑大15 倍，才能獲得較好的柱效；

② 固定相的制備包括載體和固定液的選擇、用量計算及涂漬過程，即根據分析的要求，選擇合適的載體種類和粒度、合適的固定液種類及與載體的質量比（ 即液擔比），并選擇適當的方法將固定液均勻地涂漬在載體表面；

③ 固定相的填裝是將制備好的固定相均勻而緊密地填充于色譜柱中，且避免載體破碎；

④ 色譜柱的老化是在色譜柱使用之前必須進行的處理過程，一則可除去色譜柱內剩余的溶劑、固定液的短鏈聚合物及其他較易揮發雜質，二則可使固定液更均勻地分布于載體，以提高柱效。

三、儀器與試劑

1. 共用儀器：氣相色譜儀、氮氣氣體發生器、托盤天平3臺、分析天平1臺、簡易抽濾器包括真空泵1個、旋轉蒸發器、標準篩60－80目1個、烘箱1臺、紅外干燥箱1個、干燥器3個、恒溫箱；濾紙3盒、玻璃棉1包、紗布 標簽紙

2.各組儀器：不銹鋼空柱1根（內徑3mm，柱長1m）、400ml燒杯2個  50ml量筒1個  小漏斗1個 洗耳球1個  蒸發皿1個  玻璃棒2根

   3.共用試劑（學生自己前往實驗臺稱量）：肥皂水 蒸餾水 自來水、鹽酸（分析純）、氫氧化鈉（分析純）、鄰苯二甲酸二壬酯（色譜純） 

4.每組約需消耗6201紅色硅藻土載體（60－80目）100g、乙醚20ml

5.實驗前準備：100g/l的氫氧化鈉熱溶液，質量分數10％鹽酸溶液

四、實驗步驟

1. 柱的試漏與清洗：將柱出口堵死，進口接氮氣，將柱管全部浸入水中，在高于操作壓力下，以壁管沒有氣泡冒出為合格。不銹鋼柱的清洗采用 100g/l的氫氧化鈉熱溶液（5% ～ 10% 的熱 NaOH 溶液）浸泡管壁 10 分鐘后，抽洗 4 ～ 5 次，用自來水沖洗至中性，再用蒸餾水沖洗 2 ～ 3 次，烘干備用。

2. 固定相的制備：選擇 6201載體為擔體， DNP 為固定液，液擔比為： DNP∶ 6201擔體 =10∶ 100。進行固定相的制備，具體操作如下：

（1）擔體的準備，首先對 6201 紅色載體進行篩分，取 80 ～ 100目的部分，于烘箱中 105 ℃ 烘 4 ～ 6 小時，以除去吸附于表面的水蒸氣等。

（2）色譜柱所需載體的體積估算，據 V = Lπr2，其中 r為柱內半徑（cm）；L 為柱長（cm）；V 為柱體積（mL），計算 2 m ×3 mm 不銹鋼柱所需填充的載體體積，用量筒取 1.2 ～ 1.4 V 載體稱其重量W（g），置于一燒杯中。

（3）稱取載體質量10%（ w/w）的DNP 于燒杯中，加入 約20（mL）的乙醚，使固定液溶解于溶劑中，溶劑用量以恰能完全浸沒擔體為宜。攪拌使固定液溶解。

（4）固定液的涂漬  在盛有固定液的燒杯中，慢慢加入已稱量的載體，邊加邊輕搖，待載體全部加入后，溶液應恰能全部浸沒載體。

（6）揮發溶劑  將燒杯放通風櫥中人溶劑自然揮發，并隨時輕搖，待近干后再將燒杯置于紅外干燥箱中，烘干20-30min，最后再用60－80目篩子篩分。

3. 色譜柱的裝填：為了使填充色譜柱具有良好柱效，在向柱中填裝固定相時，應避免載體破碎，并填裝均勻和緊密。填充操作多采用抽空裝柱法，即將色譜柱出口端（ 接檢測器端）塞好石英棉，包上一層紗布后與真空泵的緩沖瓶連接，柱入口端（接氣化室端）接上漏斗，先將固定相倒入漏斗中，啟動真空泵，使漏斗中的固定相抽入到填充柱中，同時用木棒輕敲填充柱并轉動，使固定相填充均勻緊密。色譜柱裝滿固定相后，停止抽空，取下色譜柱，在入口端塞上適量石英棉。

4. 色譜柱的老化：用氣體流動法進行色譜柱的老化，即將色譜柱入口端與氣相色譜儀氣化室出口相連，出口端放空。此時，出口端應勿與檢測器相連接，以免污染檢測器（注意不要接反，否則固定相將在色譜柱中移動，使柱效發生變化）。通入載氣（流速約為 20 mL/min）半小時，將系統中空氣趕走，以防固定液被氧化。升高色譜柱溫度，控制在 110 ℃ 左右老化 4 ～ 8 小時。老化好后，接上檢測器檢查，若能獲得平穩的基線，說明色譜柱已經老化合格。

五、結果處理

記錄色譜柱的制備條件，標記色譜柱（以下項目）并注明填充方向。

色譜柱編號    制備日期   柱材    柱長   柱內徑   載體名稱    篩目范圍  

載體用量     固定液名稱      固定液用量     溶劑名稱     溶劑用量

載體涂漬方法   柱實際裝填量    液載比   老化溫度   時間

六、注意事項

1. 固定液一定要完全溶解于溶劑中，尤其對低配比固定液，因固定液含量少，僅能覆蓋至載體表面，故在涂漬過程中，應保持適當的放置速度和一定的蒸發條件，以使載體與固定液接觸均勻，使固定液均勻而牢固地分散在載體表面。

2. 柱老化過程中，色譜柱尾端應放空，以免污染檢測器。特別注意上述老化色譜柱的接法，不適用于以氫氣為載氣柱的老化，否則氫氣放空于色譜儀爐箱中易發生爆炸。

3. 色譜柱是氣相色譜分析的核心。柱的涂漬效果和填充好壞直接影響柱效能，故要求涂漬均勻牢固，填充均勻緊密，且不能使擔體破碎。