毛细管气相色谱分析法

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第一节 毛细管色谱柱的分类
一、毛细管色谱柱的分类
涂壁开管柱（WCOT)
开管柱 壁处理毛细管柱(WTOT)
毛细管柱
填充柱 填充毛细管柱
微型填充柱
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开管型毛细管柱
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(1)常规毛细管柱 ：内径为0.1～0.3mm，一 般为0.25mm左右
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高雷进行毛细管气相色谱的研究
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高雷本来是电学和数学专家，1955年他加盟 Perkin-
Elmer公司，开发红外分光光度计的检测器，这一年Perkin-
Elmer公司推出了世界上第一台气相色谱仪，许多研究人员
对这种新奇的分离方法进行深入的研究，也引起了高雷极大
（4）集束毛细管柱（multicapillary column）： 容量高，分析速度快，适用于工业分析。
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毛细管色谱柱的特点
① 渗透性好 ：一般毛细管的比渗透率约为填充柱的
100倍, 在同样的柱前压下, 可使用更长的毛细管柱(如 100米以上), 而载气的线速可保持不变。这就是毛细 管柱高柱效的主要原因。
总之，毛细管柱渗透性大, 可采用长柱子和高载气流速缩分 析技术，使其保持高柱效和快速分离。
④ 柱容量小
毛细管柱允许的进样量小。这样对进样和检测技术要求更 高。进样量取决于柱内固定液含量，由于毛细管柱涂渍的固 定液仅几十mg， 液膜厚度为0.35~1.5m，柱容量小， 一般进 样量为10－3~10－5L， 故需要采用分流进样技术。
2~4
0.1~0.8 0.5~0.8
10
0.1~1
0.8~2
4~200 100~1500 50~300
10~106
<100
50~300
500~100 1000~4000 600~1200 0
0.5~2
0.1~2
0.2~2
低
高
中等
高
低
低
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毛细管柱与填充柱分离一些硝基化合物的比较
（a）填充柱1.5m，涂QF-1，恒温；
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2. 液相传质阻抗
k3
r2
Cs 6(1k)2K2 Ds
因＝ 为 V mV s， kK V sV m ，所 K k以 β
将其代入上式得：
Cs
k
6(1 k)2 2
r2 Ds
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（二）. 填充柱和毛细管柱性能的比较
色谱参数
柱长度，m 渗透性×10-7，cm
柱内径，mm 液膜厚度，m
相比 每个峰的容量，ng
柱效，N/m
最小板高，mm 分离能力 相对压力
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填充柱 WCOT
SCOT
1~5
10~100
10~50
1~10
50~800 200~1000
② 相比（）大：相比大，传质快，有利于提高柱
效；k’值小实现有利于快速分析。毛细管柱的液膜 厚度小, 柱效高，加上柱渗透性大，可采用较高线流 速缩短分析时间。
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③ 总柱效高
从单位柱长的柱效看, 毛细管柱和填充柱处于同一数量级, 但 毛细管柱的长度比填充柱可长1~2个数量级, 因此其总柱效远 高于填充柱，这样就大大提高分离复杂混合物的能力。
相色谱会议上发表了著名的高雷方程，阐述了各种参数对柱
性能的影响。阿姆斯特丹的会议为毛细管气相色谱的发展奠
定了重要的基础。高雷的研究激发了许多色谱学家的极大兴
趣,如英国的Desty，Scott 美国的Zlatkis, Lipsky, Lovelock；
德国的Kaiser，Schomberg；意大利的 liberti, bruner, 都
毛细管色谱分析
主讲：郭方遒
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气相色谱是比较成熟的方法，气相色谱仪 使用极为普遍的仪器。1941年Martin和 Synge提出用气体代替液体作流动相的可能性， 11年之后James 和 Martin 发表了从理论到 实践比较完整的气液色谱方法Gas-Liquid Chromatography)，因而获得了1952年的 诺贝尔化学奖。在此基础上1957年高雷 (M.J.E .Golay) 开创了开管柱气相色谱法 (Open-Tubular Column Chromatography)。
为毛20细20/8管/13气相色谱早期的发展做出了贡献
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毛细管气相色谱仪
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毛细管气相色谱仪
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现代的实验室用气相色谱仪大都是既可 做填充柱气相色谱又可以进行毛细管气相色 谱的色谱仪，在仪器设计上考虑了毛细管气 相色谱仪的特殊要求。毛细管气相色谱仪的 进样系统和填充柱气相色谱有较大的差别, 色谱柱出口到检测器的联接和填充柱也有些 区别.
a.壁涂毛细管柱：简称WCOT柱。目前多数为该种类型。 b.多孔层毛细管柱( Porous-Layer Open Tubular
Column)简称PLOT柱，这一类使用最多的是“载体 涂层毛细管柱”( Support Coated Open Tubular Column) 简称SCOT柱。
Porous Layer Open Tubular Wall Coated Open Tubular
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（2）小内径毛细管柱(Microbore Column)：内 径是小于100μm的弹性石英毛细管柱，多用来 进行快速分析。
(3) 大内径毛细管柱(Megaobore Column)：内 径为320μm和530μm，为了用这种色谱柱代替 填充柱，常做成厚液膜柱，如液膜厚度为5～ 8μm。
的兴趣，他用电学和数学的方法对填充柱色谱进行了大量的
理论研究，发现如果使用毛细管柱可以把柱Fra Baidu bibliotek大大提高。他
在1957年美国仪器学会组织的第一届气相色谱会议上发表了
第一篇毛细管气相色谱的报告，介绍了他的第一张毛细管气
相色谱图，是在一支91m长的毛细管气相色谱柱上进行的，
得到了12000个理论塔板数。次年他在阿姆斯特丹的国际气
（b）毛细管柱，21m，涂OV-101
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（三）毛细管气相色谱仪与填充柱气相色谱仪比较
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二、 毛细管柱速率理论
（一）纵向扩散项
峰展宽主要由气相分子扩散引起的。
B = 2Dm
（二）传质阻抗项
1.气相传质阻抗
Cm
16k11k2 24(1k)2
r2 Dm
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