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：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，SHOU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  将烧杯放通风橱中人溶剂自然挥发，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，Z后再用60－80目筛子筛分。
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 ℃ 左右老化 4 ～ 8 小时。老化好后，接上检测器检查，若能获得平稳的基线，说明色谱柱已经老化合格。
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。
色谱柱编号    制备日期   柱材    柱长   柱内径   载体名称    筛目范围   
载体用量     固定液名称      固定液用量     溶剂名称     溶剂用量
载体涂渍方法   柱实际装填量    液载比   老化温度   时间
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。