气液色谱的固定相
同修 / 2022-07-13
气液色谱的固定相
1.常用担体的性质及处理方法
在气液色谱中，固定液必须涂渍在担体上才能发挥它分离混合物的作用，虽然固定液是分离的决定性因素，但是担体也并不是无关紧要的。由于担体结构和表面性质，可以直接影响分离效果，一般对担体有以下要求。
①表面应该是化学惰性的，即没有吸附性和催化性能； ②表面积应较大（比表面应大于1米2/克），孔径分布均匀；
③热稳定性好，有一定的机械强度。
气液色谱中用的担体种类很多，总的可分为硅藻土型与非硅藻土型两类。目前应用比较普遍的是硅藻土型。
硅藻土型担体：分为红色和白色两种。
红色硅藻土担体有大连红光化工厂生产的6201担体、上海试剂厂生产的201担体。这种红色担体是将天然硅藻土粉碎并压成砖形，在900℃以上燈烧(因其具有高温绝热性能，又叫保温砖担体)，由于生成氧化铁，使其具有了特征的红色。红色担体的表面积大(4米2=/克)，孔穴密集，孔径小(一微米)，结构紧密，机械强度好。但它表面活性中心较多，吸附性较大，适于与非极性固定液配合使用分析非极性或弱极性物质。若分析极性物质时会有色谱峰拖尾现象。
白色硅藻土担体，有上海试剂厂生产的101、102担体。白色担体是向天然硅藻土中加入少量Na2CO3助熔剂，其在900℃高温锻烧后，氧化铁变成了无色的硅酸钠铁络合物，使原来浅灰色的天然硅藻土变成白色。白色担体的表面积小(1米2/克)、孔径粗(9微米)，结构疏松，机械强度不如红色担体。但它表面活性中心显著减少，吸附性小，适于与极性固定液配合使用，分析极性或氢键型化合物。另外由于白色担体的催化活性小，能用于较高的柱温。
由于硅藻土担体的表面不是一个光滑的球面，而是凹凸不平分布着许多孔穴，因而它有较大的比表面积，这就保证了固定液可在担体表面形成一层面积相当大的液膜。如果担体表面没有吸附活性中心，这一层液膜可以涂得均匀。但实际上由于担体表面具有硅醇(Si-CH)和硅(Si-O-Si)醚结构，并有少量金属氧化物(如氧化铁)，因此表面存在着氢键和酸碱活性作用点，这就会引起担体吸附，产生化学反应或催化反应。因而在分析样品时，会产生色谱峰拖尾现象，并使保留值发生变化。
为了消除上述现象，往往在分析极性，氢键型或酸、破性样品时，对担体需进行预处理，以获得对称的色谱峰和较好的分离结果。一般担体的处理方法如下。
1.酸洗法：当分析酸类和酯类化合物时，用此法可除去铁等金属氧化物的碱性作用点，但不能洗去硅醇结构，所以用酸洗的担体分析极性物质时仍存在拖尾现象。
用6N盐酸加热浸泡担体20~30分钟，然后用自来水冲洗至中性，于烘箱中烘干备用。
酸洗后的担体降低了吸附性，但增加了担体的催化性(如酸洗担体会促使醇类物质酯化)。
2.碱洗法：当分析胺类等碱性物质时，用此法可除去Al2O3等酸性作用点。
用5%KOH-甲醇溶液浸泡回流担体，再用水冲洗至中性，烘干备用。
碱洗担体可能会分解非碱性的酯类。
3.硅烷化：分析极性和氢键型化合物（如水、醇、胺等）时，用二甲基二氯硅烷处理担体，硅烷与担体表面的硅醇，硅继基团起反应，可除去氢键结合能力，可消除色谱峰拖尾现象。
先把酸洗后的担体在110℃干燥 两小时，然后称取10克二甲基二氯硅烷，溶于200毫升甲苯中，倒入50克酸洗后干燥过的6201担体，摇匀并减压，同时不断摇动，驱掉担体表面气泡，再恢复至常压，静置10分钟，将溶液抽滤(滤液可用作处理柱管用)，再用200毫升甲苯分几次洗涤，最后用200毫升甲醇处理，此时滤液应无色；把处理过的担体置于瓷盘中晾干，然后在80℃烘箱中烘两小时。因二甲基二氯硅烷易水解，处理时要求各种器皿必须干燥。处理好的担体，放在水中应浮在水面上，这是检验硅烷化是否成功的标志。
硅烷化后的担体表面积比原来的要小2～3倍，表面由亲水性变为憎(疏)水性，便于涂渍非极性或弱极性固定液，而极性固定液就不能均匀的涂在担体上。硅烷化后的担体只适于在270℃以下使用。
4 釉化：将欲处理的担体在2%Na2CO3水溶液中浸泡两昼夜，烘干后先在870℃下燈烧3.5小时，然后升温至980℃烧40分钟，烘干后即可使用。这种担体的吸附性能低，强度大。当固定液中加入少量去尾剂后，就能分析醇、酸等极性较强的物质，不出现明显的拖尾现象。但在定量分析甲醇和甲酸等物质时应注意到它们在担体上是否有不可逆的吸附作用。
非硅藻土型担体：非硅藻土型担体种类很多，性质也各异。常用的有氟担体、高分子多孔小球、玻璃球、洗涤剂(烷基磺酸苯酯)、素瓷、海砂等。
其中以氟担体最重要，常用聚四氟乙烯，它不溶于一般的溶剂，最高使用温度为275℃，在225℃下长时间使用会发生颗粒熔结现象，在290℃以上开始分解并放出有毒的烟。聚四氟乙烯担体的润湿性差，所以选择固定液有一定的限制，另外机械强度差，配制填料和装柱都比较麻烦，要在19℃以下进行操作，一般是把冷却到0℃的氟担体装入柱内，这样就不会有担体的凝集现象。
氟担体的特点是它有惰性，适于分析强极性样品(如水、酸、腈类物质)和强腐蚀性物质(如HF、Cl2等气体)。
2.常用固定液的分类及选择固定液的原则
在气液色谱中为实现样品中各组分的分离，所用固定液应满足以下要求。
① 固定液应是一种高佛点有机化合物，其蒸气压低，热稳定性好，在色谱分析操作温度下呈液体状态。固定液的沸点应比操作温度高100℃左右，否则固定液流失，会缩短色谱柱的使用寿命，还会引起保留值的变化影响定性检测或引起检测器的本底电流增大。
②在色谱柱的操作温度下，固定液的粘度要低，以保证固定液能够均匀地分布的担体的表面上。一般降低柱温会增加固定液的粘度，降低色谱柱的分离效率。对某些固定液使用温度不能低于使用的低限温度。如阿匹松L的低限温度为75℃，甲基硅橡胶的低限温度为100～125℃。
③在色谱柱的操作温度下固定液要有足够的化学稳定性，这对高温(200℃以上)色谱柱尤为重要。有些固定液在高温下会变质，并有结构上的变化。
④对所要分离的组分要有高选择性，即对两个沸点相同(或相近)、但属于不同类型的异构体(如正、异构体，顺、反异构体)有尽可能高的分离能力。
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