[科普中國]-填充柱

填充柱是指填充了固定相的色譜柱。將色譜分析的固定相（吸附劑、涂漬了固定液的載體、離子交換樹脂、凝膠顆粒等）作為填料，填充于一定口徑、長度和形狀的柱管中。填充柱的優(yōu)點(diǎn)是制備和使用方法都比較容易掌握，具有多種填料可供選擇，能滿足一般樣品分析要求。1

簡介

填充柱的填料可以是多孔性粒狀系縛劑或在惰性載體顆粒表面均勻的涂敷一層很薄的固定液膜。填充柱常用內(nèi)徑2-5mm，長0.5-10m的金屬管或玻璃管。填充柱制備簡單，可供選用的載體、固定液、吸附劑種類很多，因而具有廣泛的選擇性，有利于解決各種各樣組分的分離分析問題，應(yīng)用比較普遍。此外，填充柱的樣品負(fù)荷量大，可用于制備色譜其缺點(diǎn)是柱滲透性較小，傳質(zhì)阻力較大，柱子不能過長，因而分離效率較低。柱效的選擇問題，視試樣組分而定，許多分析并不需要很高的分離效率，因此填充柱仍有其廣泛的應(yīng)用前景。如工業(yè)廢水中硝基苯的分析、苯系物的分析等用填充柱氣相色譜法足以滿足分析要求。2

試漏和清洗由于加工、存放、運(yùn)輸?shù)冗^程可能使未填充的色譜柱沾污或損壞，所以，空的填充柱在使用之前一定要進(jìn)行試漏和清洗。

試漏的方法：將柱管全部浸入水中，并將出口堵死，進(jìn)口通以載氣，使載氣壓力稍高于正常操作壓力，填充柱應(yīng)沒有氣泡冒出，否則，說明該填充柱漏氣，不能使用。

玻璃柱用洗液浸泡，洗滌兩次，然后用自來水洗沖到中性，再用蒸餾水、丙酮沖洗。潔凈的柱管內(nèi)壁應(yīng)不掛水珠，烘干后備用。不銹鋼柱先用10%鹽酸浸泡抽洗至抽洗液無金屬或其他懸浮物，用自來水沖洗至中性，再用10%熱堿液抽洗4～ 5次，以除去柱管內(nèi)壁油膩性污物，用自來水沖洗至中性，最后用蒸餾水、丙酮沖洗，烘干備用。3

固定液的涂漬涂漬固定液的基本要求就是獲得薄而均勻的液膜。涂漬固定液時，固定液要充分溶解在溶劑中，不要有“假溶”現(xiàn)象（即粗看上去溶劑中沒有固定液的凝塊了，而實(shí)際上由于固定液在溶劑中溶漲后透明，不細(xì)看就不容易發(fā)現(xiàn)有未溶解的固定液塊存在）。對于SE- 30等硅酮類固定液，一般需要更長的溶解時間（通常是16～ 48h），才能使固定液全部溶解在溶劑中。常用的固定液涂漬量是0.1～ 2.5%，若是10%甚至更高的涂漬濃度時，為使涂漬均勻，可將固定液分2～ 3次進(jìn)行涂漬。3

常規(guī)涂漬法常規(guī)涂漬法簡單易行，適用于配比大于5%的涂漬，然而液膜厚度不均勻，需經(jīng)老化使固定液重新均勻分布，對低配比（3%以下）固定相，由于液膜趨于單分子層分布，如果涂漬不均勻，老化亦不能使其均勻，為了提高涂漬的均勻性，涂漬方法則多采用抽空蒸發(fā)法等。4

雙抽涂漬法雙抽涂漬法即抽真空抽濾涂漬法，是在吸濾涂漬法的基礎(chǔ)上衍生出的一種方法，具有載體破損少、涂漬均勻、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。其原理為載體表面存在很多孔隙，孔隙里充滿空氣，涂漬前對載體進(jìn)行抽真空處理，固定液就會順利進(jìn)入孔隙里，并把載體完全包裹，載體對固定液有一定吸收率，飽和吸收后采用抽濾法將多余溶液除去，使附著在每一載體顆粒上的固定液基本相同，且均勻分布在表面。4

裝柱根據(jù)不同的柱管形狀可以選擇不同的裝柱方式。對于螺旋形色譜柱，可以用真空泵抽氣的方法裝填。裝柱時先將柱的一頭用玻璃棉和紗布輕輕堵住，接上玻璃過濾球（或安全瓶）和真空泵，柱的另一頭用塑料漏斗及過渡接頭接上，填料從漏斗加進(jìn)柱內(nèi)。開動真空泵，填料即通過漏斗不斷地被抽進(jìn)柱中，同時不斷敲振柱的各部位，使填料在柱內(nèi)盡量填充均勻。填充好以后，用預(yù)備好的玻璃棉塞住柱的另一端，但不要太用力，以防壓碎柱頭里的載體。若載體的機(jī)械強(qiáng)度較差，則裝柱時只能輕敲和震動，若裝柱的填料比較粘，則需用力振動。裝柱時要注意不要讓填料通過玻璃棉和紗布進(jìn)入玻璃過濾球內(nèi)。3

老化填充柱的老化操作，是在通以載氣下將柱溫升至略高于操作溫度，保持十幾個小時甚至幾十個小時。應(yīng)當(dāng)注意的是，柱溫不能超過固定液的最高使用溫度。老化好的色譜柱，反映在氣相色譜儀的記錄儀上，就是會畫出一條平直的基線來，此時，色譜柱就可以用于樣品分析了。3

老化目的剛填充好的色譜柱是不能馬上進(jìn)行樣品分析的，而要經(jīng)過老化處理。老化的目的是為了除去管柱內(nèi)剩余的溶劑、固定液的低沸程餾分及易揮發(fā)的雜質(zhì)，同時使固定液更均勻、牢固地分布于載體或管壁上。

老化作用（1）降低由于柱子流失(溶劑、輕餾分)而引起的本底噪聲。這對于使用高靈敏度的檢測分析是很重要的，如用氫火焰離子化檢測器，一般認(rèn)為流失能引起噪聲和不穩(wěn)定的基線。真正的柱流失常常有如同噪聲狀的正向漂移。

（2）提高定量的準(zhǔn)確度。這一點(diǎn)一般易被忽視，假若要求分析結(jié)果的相對偏差等于或低于3%時，應(yīng)在固定液的最高使用溫度下歷時6～ 48 h（視固定液的性質(zhì)決定）。

老化原則老化的原則有：

（1）設(shè)置老化溫度時，決不允許超過固定液的,最高使用溫度。

（2）根據(jù)涂漬固定液的百分?jǐn)?shù)合理設(shè)置老化溫度，低含量固定液的柱子，老化溫度相對要低些。

（3）老化時間與所用檢測器的靈敏度和類型有關(guān)，靈敏度越高，要求老化的時間相對越長。

（4）老化時間的長短也取決于固定液的特性，“氣相色譜純的”要少于“工業(yè)純的”。例如，OV固定液老化時間要少于SE- 60，QF- 1（工業(yè)純）。

（5）樣品的極性越強(qiáng)，要求填充柱老化的時間相對越長。

老化方法老化的方法多采用氣體流動法，將柱入口與進(jìn)樣室相連，出口勿接檢測器，通小流量(一般為5～ 10 ml/min)的載氣，以(2～ 4)℃·min- 1程序升溫至低于固定液最高使用溫度20～ 30℃ ，老化12～ 24 h，獲得平穩(wěn)基線，則表明老化已合格。具體的老化方法是：

對于工業(yè)純固定液

因?yàn)樗鼈兪谴笈恐圃斓?，并非專門用于氣相色譜，所以老化尤其需要。在柱子入口通入載氣，加熱柱子，到固定液最高使用溫度的1/4，保持1～ 2 h，再升溫至比工作溫度高25℃，對于定性要求歷時6 h，對于定量要求歷時24h。硅酮固定液比PEG固定液老化的時間要長。

對于氣相色譜純固定液

例如OV型、SE30型和許多聚酯固定液是我們平時常用的“精制”型固定液，這些材料在用于氣相色譜工作時是小批量制作的，它們的熱穩(wěn)定性要比工業(yè)純的好。硅酮里含有不多的餾份，一般要求在100℃時保持1 h，而后按升溫速率5～ 10℃/min，升溫至低于最高使用溫度20 ℃，并保持2 h，極性樣品，如醣類、醇類，則要求過夜老化。聚酯的老化通常是在100℃保持2 h，而后在低于最高使用溫度20℃時保持8～ 12 h。

對于多孔型聚合物

Porapak型，在低于最高使用溫度20℃時保持1～ 2 h。而Chromosorb 100系列，在低靈敏檔工作時，于工作溫度下保持1 h；定量工作時，升溫至比工作溫度高25℃ ，過夜老化。

對于常用的固體吸附劑

酸洗活性炭、硅及和氧化鋁柱，加熱到150℃，保持3～ 4 h。分子篩柱，加熱到250～ 300℃ ，過夜老化。

雖然色譜填充柱的老化過程耗費(fèi)了一定時間，但是能得到長的柱壽命、好的穩(wěn)定性和小的拖尾，因此是十分必要的和值得的。如果柱子使用后放置了一段時間，更不要忘了對色譜柱行“再老化”處理，否則將得不到好的分析結(jié)果。5

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大學(xué)