气相色谱固定相
同修 / 2022-07-13
气相色谱固定相
一、气固色谱的固定相
在气固色谱中，色谱柱中填充的固定相是表面有一定活性的固体吸附剂，当样品随载气不断通过色谱柱时，由于固体吸附剂表面对样品中各组分的吸附能力不同，于是就产生反复多次的吸附和解吸过程(吸附和解吸是可逆的)，根据各组分被吸附剂吸附的难易程度，表现出易被吸附的组分后从色谱柱流出，不易被吸附的组分先从色谱柱流出，从而达到分离的目的。
在气固色谱中，常用的固定相，即固体吸附剂为活性炭、氧化铝、硅胶、分子筛、高分子多孔小球等。
1.活性炭
可用非极性活性炭来分析永久性气体和低沸点碳氢化合物(C1~C4烃类)。但由于其表面不均匀，所得色谱峰拖尾，并且其来源不同(木炭、杏核、核桃壳活性炭)所得分析结果重复性很差，现在已很少使用。
现多使用石墨化炭黑，即将炭黑在3000℃高温烧，使原来几何结构不均一，吸附活性也不均一的表面变成均匀的石墨化表面，称为石墨化炭黑。它具有高的比面和和均匀的非极性表面，可用来分离分析极性化合物而不致使色谱峰拖尾，也可用来分离某些顺式和反式空间异构物。石墨化炭黑还可敷在聚乙烯塑料粉上作为固定相，用作特殊的分析目的。
除了石墨化炭黑还可使用多孔性炭黑，又叫碳多孔小球或碳分子筛，用符号TDX表示。它是在真空石英炉中，高温裂解(850℃)聚偏二氯乙烯后，经研磨、筛分，于200℃下通高纯氩气后处理，制成不同筛孔的碳分子筛。它的特点是表面积大(1000米2/克)，平均孔径12.4A，能耐400℃高温，-78℃低温。用TDX-01分析乙烯中的痕量杂质乙炔特别适用，其优点是痕量乙炔在大量组分乙烯前流出，这样能准确测定乙炔的含量而不会受到大量组分拖尾的影响。由于碳分子筛是一种远较异三十烷更为非极性的吸附剂(其对一CH2一基团具有强保留性)，它不仅可在微量乙炔分析上使用，而且对于一些无机的和有机的极性分子的微量分析也提供了新的途径。如它可在-78℃下分离分析含O2、N2、CO的混合物。TDX-02可用于分析低级烃中的微量水分，水峰的C和C2之间出现。
2.氧化铝
一般用极性氧化铝吸附剂分析C；~C2烃类，要求氧化铝含水低于1%，否则影响选择性，另外为了减少峰形拖尾，多在氧化铝上涂以1～2%的阿匹松M或甲基硅油，这样就可较好的用于分析裂解气中的C～C，烃类，但对C烃类的分离较差。
3.硅胶
普通硅胶的表面积为800～900米2/克，孔径为10～70A，其分离效能决定于它的孔径大小和含水量。硅胶对CO2有强的吸附能力，因此可用硅胶柱把永久性气体中的H2、O2、N2、CO、CH4和CO2分离开。
为了改进硅胶的分离性能，现多使用多孔微球形硅胶，它是用特殊方法制备，孔径从几十到几千个A。在这种硅球上涂以少量(2%)的高沸点有机物质(聚乙二醇-20M)，就可以成功分离气体、芳烃、卤化物等，其中包括用一般色谱柱难以分离的间、对二甲苯(沸点分别为139.1℃，138.4℃)。高沸点固定液用化学反应的方法涂于微球形硅胶上，在高温使用时不易流失。
4.分子筛
分子筛是在气固色谱分析中广泛采用的新型特殊的吸附剂。它是一类人工合成的泡沸石，其组成是硅酸铝的钠盐或钙盐，可表示为：MO·Al2O3·XSiO2·YH2O。其中M可为K、Na、Ca等，当合成泡沸石加热时，结构水就从硅铝构架的空隙中逸出，留下一定大小而且分布均匀的孔穴，孔径的大小取决于M离子半径和它在此构架上的位置。当样品分子经过分子筛时，比孔径小的分子便被吸进去，而比孔径大的分子则通过分子筛而出来，故分子筛实际上象是一个“反筛子”。分子筛具有强极性表面，其表面积很大，一般有700~800米2/克的内表面积，1～3米2/克的外表面积。分子筛的性能主要取决于孔径的大小和表面特性。
气固色谱中通常用4A、5A、13X 三种类型分子筛，4A分子筛其中4表示分子筛平均孔径为4A，A表示类型，其组成为：Na2O：Al2O3：SiO2=1：1：2。当其中有1/4到3/4的Na+被Ca"置换后便成5A型的。X型化学组成和A型的基本相似，只是其中硅铝比值高一些。如13X，其组成为：Na2O：Al2O3:SiO2=1:1:3。
分子筛很容易吸水，当它吸水后，水分子就占据了分子筛的空穴，使其失去活性。因而在用分子筛进行色谱分析时，载气要十分干燥。分子筛失效后需重新活化。
分子筛主要用于分析永久性气体H2、O2、N2、CO、CH4(CO2不易脱附，不能分析)，和在低温下分析惰性气体。此外分子筛还能用于除去复杂组分样品中的水分，正构的烯烃、醇、醛和酸，但是在除去这些化合物时要特别注意某些醛和酮(如丙酮和丙醛)在一定条件下(如一定浓度和温度)会产生缩合反应，烯烃在分子筛柱上会产生异构化反应。
5.高分子多孔小球(常用符号GDX表示)
它是多孔性芳香族高分子微球，常用的是二乙烯基苯的交联共聚物(如GDX101～105、GDX201～203)、二乙烯基苯和三氯乙烯共聚物(GDX301)、二乙烯基苯和含氮杂环单体共聚物(GDX401、403)、二乙烯基苯与含氮极性单体共聚物(GDX501)、含强极性基团的二乙烯基苯共聚物(GDX601)。
这种高分子多孔小球具有特殊的表面孔径结构，很大的表面积(80~800米2/克)和一定机械强度，可在250℃以下使用，能耐氯化氢、氟化氢、NH2、含氮氧化物的腐蚀作用。这种材料有如下特点。
1.无论是非极性物质还是极性物质，在这种固定相上的拖尾现象都降低到最低限度。
2.这种材料的主链以苯环为主，极性很小有强憎水性，因此水在其中的保留时间极短，一般仅大于甲烷或乙烷，水峰峰形陡而且对称。
GDX101～105现 在广泛用来分析乙烯、丙烯、丁二烯异丁烯、丙烯腈等高分子单体中的微量水分及有机溶剂苯、丙酮中的微量水分，还可分离CO、CH4、CO2。
![2,2-双[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷](images/202103/thumb_img/3458_thumb_G_1615773264954.jpg)
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