(一)色谱柱分离内因
在气相色谱分析中,关键的问题是如何将混合物组分分开,然后通过鉴定器对分离出来的各组分进行测定。这个分离过程,主要在色谱柱中完成。色谱分析的研究工作,绝大部份是色谱柱和分离操作条件的选择。在工厂实验室中,广泛应用的为气固色谱和气液色谱柱。
(1)气固色谱柱:气固色谱发展比较早,它主要利用表面有一定活性的吸附剂作固定相,以一种气体(载气)作移动相。当混合物试样随载气通过色谱柱时,由于吸附剂对各组分的吸附能力不同,经经过反复多次吸附与脱附的分配过程,达到各组分相互分离后随载气流出色谱柱。
气体在吸吸附附剂表面吸附,而且吸附能力较强,因此造成等温曲线的非线形性,所所以气固色谱的应用受到一定限制。最近发现用程序升温的气固色谱,可得到满意的结果。如采用5A分子筛作色谱柱,在常温下分析氢、氧、氮、甲烷、一氧化碳,二氧化碳不易脱附。在测定一氧化碳后,采用程序升温至150C,使二氧化碳流出色谱柱。
(2)气液色谱柱:在气液色谱柱中,固定相相用一种惰性固体作担体,在其表面涂上层很薄的高沸点的有机化合物溶液作为固定液,而流动相为载气。当载气在柱内担体颗粒间不断向前推进时,随着载气前进的样品,就有一部份溶解至固定液中,而载气是在连续的不断的通入色谱柱中,被保留的组分又被新鲜的载气带走一部份,带到前一段色谱柱后,又有一部份被留下。样品中各组分在色谱中,就以这样不同速度向前移动,而混合物就是在这样移动过程中被分开。
混合物在气液色谱中能否分离,主要是看各成分在固定液和载气之间浓度之比K(叫分配系数)是否相同。如果两物质在某固定液中的分配系数相差较大,则它们能被分开。
分配系数K = 每一毫升固定液中所含溶质的毫克数/每1毫升载气中所含溶质的毫克数
分配系数大的组分,在固定液中的浓度就大,而在载气中的浓度小,因此,它在色谱柱中的保留时间长;反之分配系数小的组分,在固定液中的浓度小,在载气中的浓度大。它就比较容易从色谱中流出。
例,以角鲨烷(异三十烷)为固定液,在105℃柱温下,一些物质的分配系数如表161所示。
表161 一些有机物的分配系数 | ||||||
异戊烷 | 正戊烷 | 环戊烷 | 正己烷 | 苯 | 环己烷 | |
K 值 | 12.5 | 15 | 27 | 34 | 51.5 | 63 |
由于K值不同,所以在角鲨烷色谱柱口流出顺序,是从异戊烷到环己烷。