气相填充色谱柱的制备(精)

气相填充色谱柱的制备

一、目的要求

1. 学习固定液的涂渍技术。

2. 掌握气-液填充色谱柱的制备方法。

3、了解和掌握色谱柱的老化技术。

二、方法原理

色谱柱是气相色谱分析仪的核心部分。填充色谱柱因其制备容易、性能稳定、柱容量大及使用方便等而广泛应用。一根高分离效能的色谱柱，不仅要选择合适的固定液和载体，而且还要使固定液在载体上薄而均匀地涂渍，均匀而紧密地填充到色谱柱中。所以，色谱柱的制备是色谱分析法应掌握的重要技术之一。气-液填充色谱柱制备步骤：

①色谱柱的选择，可选用内径均匀、长度适当的玻璃管、不锈钢管或塑料管，一般填充柱内径 2 ～ 4mm，长 0.5 ～ 3 m，形状可为 U 型或螺旋型，螺旋型柱圈径应比内径大15 倍，才能获得较好的柱效；

②固定相的制备包括载体和固定液的选择、用量计算及涂渍过程，即根据分析的要求，选择合适的载体种类和粒度、合适的固定液种类及与载体的质量比（即液担比），并选择适当的方法将固定液均匀地涂渍在载体表面；

③固定相的填装是将制备好的固定相均匀而紧密地填充于色谱柱中，且避免载体破碎；

④色谱柱的老化是在色谱柱使用之前必须进行的处理过程，一则可除去色谱柱内剩余的溶剂、固定液的短链聚合物及其他较易挥发杂质，二则可使固定液更均匀地分布于载体，以提高柱效。

三、仪器与试剂

1. 共用仪器：气相色谱仪、氮气气体发生器、托盘天平3台、分析天平1台、简易抽滤器包括真空泵1个、旋转蒸发器、标准筛60－80目1个、烘箱1台、红外干燥箱1个、干燥器3个、恒温箱；滤纸3盒、玻璃棉1包、纱布标签纸

2.各组仪器：不锈钢空柱1根（内径3mm，柱长1m）、400ml烧杯2个 50ml量筒1个小漏斗1个洗耳球1个蒸发皿1个玻璃棒2根

3.共用试剂（学生自己前往实验台称量）：肥皂水蒸馏水自来水、盐酸（分析纯）、氢氧化钠（分析纯）、邻苯二甲酸二壬酯（色谱纯）

4.每组约需消耗6201红色硅藻土载体（60－80目）100g、乙醚20ml

5.实验前准备：100g/l的氢氧化钠热溶液，质量分数10％盐酸溶液

四、实验步骤

1. 柱的试漏与清洗：将柱出口堵死，进口接氮气，将柱管全部浸入水中，在高于操作压力下，以壁管没有气泡冒出为合格。不锈钢柱的清洗采用 100g/l的氢氧化

钠热溶液（5% ～ 10% 的热 NaOH 溶液）浸泡管壁 10 分钟后，抽洗 4 ～ 5 次，用自来水冲洗至中性，再用蒸馏水冲洗 2 ～ 3 次，烘干备用。

2.固定相的制备：

一）DNP柱

选择 6201载体为担体， DNP 为固定液，液担比为： DNP∶ 6201担体 =10∶100。进行固定相的制备，具体操作如下：

（1）担体的准备，首先对 6201 红色载体进行筛分，取 80 ～ 100目的部分，于烘箱中 105 ℃烘 4 ～ 6 小时，以除去吸附于表面的水蒸气等。

（2）色谱柱所需载体的体积估算，据V = Lπr2，其中 r为柱内半径（cm）；L 为柱长（cm）；V 为柱体积（mL），计算 2 m ×3 mm 不锈钢柱所需填充的载体体积，用量筒取 1.2 ～ 1.4 V 载体称其重量W（g），置于一烧杯中。

（3）称取载体质量10%（ w/w）的DNP 于烧杯中，加入约20（mL）的乙醚，使固定液溶解于溶剂中，溶剂用量以恰能完全浸没担体为宜。搅拌使固定液溶解。

（4）固定液的涂渍在盛有固定液的烧杯中，慢慢加入已称量的载体，边加边轻摇，待载体全部加入后，溶液应恰能全部浸没载体。

（6）挥发溶剂将烧杯放入通风橱中溶剂自然挥发，并随时轻摇，待近干后再将烧杯置于红外干燥箱中，烘干20-30min，最后再用60－80目筛子筛分。

二）甲胺柱

担体：60-80目6201红色硅藻土15克；

固定液：三乙醇胺：1.6克，十六醇：0.2克氢氧化钾：0.02克；用甲醇溶解.其用量要能完全淹没担体.

固定液的涂渍：将担体倾入固定液中，混匀。在水浴上加热，除去溶剂。注：要不定期搅拌，保证涂渍均匀。

在烘箱中加热除去残留的溶剂和保证涂渍更均匀：100℃，时间12小时；

三）水分测定固定液：

担体：GDX102担体 15克；

固定液：丙酮（用量能浸泡担体）；

固定液的涂渍：将担体倾入固定液中，混匀。在水浴上加热，除去溶剂。注：要不定期搅拌，保证涂渍均匀。

在烘箱中加热除去残留的溶剂和保证涂渍更均匀：120℃，时间12小时。

3. 色谱柱的装填：为了使填充色谱柱具有良好柱效，在向柱中填装固定相时，应避免载体破碎，并填装均匀和紧密。填充操作多采用抽空装柱法，即将色谱柱出口端（接检测器端）塞好石英棉，包上一层纱布后与真空泵的缓冲瓶连接，柱入口端（接气化室端）接上漏斗，先将固定相倒入漏斗中，启动真空泵，使漏斗中

的固定相抽入到填充柱中，同时用木棒轻敲填充柱并转动，使固定相填充均匀紧密。色谱柱装满固定相后，停止抽空，取下色谱柱，在入口端塞上适量石英棉。

4. 色谱柱的老化：用气体流动法进行色谱柱的老化，即将色谱柱入口端与气相色谱仪气化室出口相连，出口端放空。此时，出口端应勿与检测器相连接，以免污染检测器（注意不要接反，否则固定相将在色谱柱中移动，使柱效发生变化）。通入载气（流速约为 20 mL/min）半小时，将系统中空气赶走，以防固定液被氧化。升高色谱柱温度，控制在 110 ℃经老化合格。

五、结果处理

记录色谱柱的制备条件，标记色谱柱（以下项目）并注明填充方向。

六、注意事项

1. 固定液一定要完全溶解于溶剂中，尤其对低配比固定液，因固定液含量少，仅能覆盖至载体表面，故在涂渍过程中，应保持适当的放置速度和一定的蒸发条件，以使载体与固定液接触均匀，使固定液均匀而牢固地分散在载体表面。

2. 柱老化过程中，色谱柱尾端应放空，以免污染检测器。特别注意上述老化色谱柱的接法，不适用于以氢气为载气柱的老化，否则氢气放空于色谱仪炉箱中易发生爆炸。

3. 色谱柱是气相色谱分析的核心。柱的涂渍效果和填充好坏直接影响柱效能，故要求涂渍均匀牢固，填充均匀紧密，且不能使担体破碎。

七、思考题

1. 如何根据分析目的，选择适宜的载体和固定液？

2. 色谱柱分离的简单原理是什么？

3. 老化温度如何选择？

4. 本实验采用的色谱柱老化法为什么仅适用于以 N2为载气柱的老化，而不适用于以 H2为载气柱的老化？