【正文】 體和溶劑倒入燒杯，置通風(fēng)櫥內(nèi)讓溶劑自然揮發(fā)至干?！　≡谥苽湟后w固定相過程中，載體的粒度通常選用80～100目級分。有機溶劑的選用通常遵循三個原則: ⑴不與固定液起化學(xué)反應(yīng)；⑵能和固定液形成無限互溶體系，當加入載體后不會出現(xiàn)分層現(xiàn)象；⑶沸點適當，有一定的揮發(fā)度。　　(二) 固定相的填充方法固定相填充質(zhì)量的好壞直接影響填充柱的柱效。一根填充質(zhì)量較高的色譜柱，通常其理論塔板數(shù)應(yīng)該達到2000~3000/ m[22]。為了獲得最佳的填充密度，可根據(jù)情況選擇下面不同的方法:　　(1)加壓法。將填充柱的一端塞好硅烷化的玻璃棉，另一端與填料池連接。先將固定相倒入填料池，填料池的另一端出口與氮氣或空氣鋼瓶的減壓閥連結(jié)。 mm的填充柱，可調(diào)節(jié)氣流為30 ml/min，(氣流應(yīng)隨內(nèi)徑大小作相應(yīng)調(diào)整)，將填充池內(nèi)的固定相壓入填充柱中，同時用木棒輕敲填充柱體使固定相填充均勻。固定相填充完畢后，在原來連接填充池的一端塞上硅烷化的玻璃棉，注意這一端應(yīng)該與色譜儀的進樣室相連接，另一端作為出口端與檢測器相連結(jié)，不能接反。　　(2)減壓法。填充長柱子時多采用此法。這個方法采用真空泵抽氣，將填充柱的一端塞好硅烷化的玻璃棉后與真空泵的緩沖安全瓶相連結(jié)。為了防止抽氣時潮濕空氣進入而使固定相性能受影響，可以在填料池加入固定相后，在入氣口接氯化鈣和硅膠干燥塔，其它操作過程與加壓填充法相同。　　(3)手工填充法: 這種方法一般只用于某些涂有沸點較低固定液的固定相的填充。通常采用邊裝邊敲打的辦法。每次加進柱內(nèi)的填料約5 cm。填充時應(yīng)注意兩點: 一是固定相要填充均勻和適度緊密，柱內(nèi)不留有死空間或者間隙；二是要避免填充過程中敲打振動過猛，造成固定相機械粉碎?！　。ㄈ┨畛渲睦匣c評價　　新制備的填充柱在使用前必須經(jīng)過老化處理，以便把柱內(nèi)的殘存溶劑、低分子量固定液以及低沸點雜質(zhì)除去，使固定液在載體表面涂得更均勻牢固。老化的方法比較簡單: 在室溫下將色譜柱的入口端與進樣器相連結(jié)。為了避免污染，出口端與檢測器斷開。然后接通載氣，調(diào)節(jié)載氣流速10～20毫升/分， 再以程序升溫的方式緩慢將柱溫升至比使用溫度高20℃，并在此溫度下老化4～8 h。注意，老化溫度不能高于固定液允許的最高使用溫度。如果使用氫氣作載氣，還應(yīng)注意將出口端流出的氫氣引出室外。老化處理后，將柱溫降至室溫，把色譜柱出口端與檢測器相連結(jié)，在分析條件下觀察基線。若能獲得平穩(wěn)的基線，說明色譜柱已經(jīng)老化合格，一般即可進行正式分析試驗。填充柱的評價方法基本與毛細管柱的評價方法相同，操作過程可參考毛細管柱的有關(guān)內(nèi)容。 第三節(jié) 毛細管氣相色譜柱 一、毛細管柱的制備（一）毛細管柱的材料　毛細管柱的材料對制備一支高質(zhì)量的毛細管氣相色譜柱是十分重要的。毛細管柱的材料應(yīng)具有化學(xué)惰性，熱穩(wěn)定性好，內(nèi)表面光滑易潤濕以及操作方便等性能。自從毛細管氣相色譜柱發(fā)明以來，對許多材料，如塑料、銅、鎳、不銹鋼等進行過研究[2326]。但目前普遍使用的則是玻璃和石英玻璃材料，應(yīng)用最多的是后者。本節(jié)著重討論玻璃和石英玻璃的結(jié)構(gòu)、表面成分以及它們對色譜性能的影響?！?（１）玻璃和石英玻璃的組成和結(jié)構(gòu)　玻璃和石英玻璃的化學(xué)成分都是以二氧化硅為主。玻璃中的二氧化硅通常是一個硅原子和四個氧原子結(jié)合成四面體。每個二氧化硅四面體通過硅氧鍵形成一個三維網(wǎng)絡(luò)，這樣由硅和氧原子形成一個不規(guī)則的六元環(huán)，如圖2－1所示。石英玻璃由于SiOSi之間的角度易于變動而具有柔性，這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。根據(jù)硅氧鍵角大小不同而形成不同的同分異構(gòu)體。石英玻璃的硅氧夾角為150o，是一種最簡單的玻璃。通常人們稱它為石英。其結(jié)構(gòu)見圖2－1a。它具有高度交聯(lián)的三維結(jié)構(gòu)，因此它的熔點高（近2000℃），熱膨脹系數(shù)低。它的成分主要是二氧化硅，含有極少的金屬氧化物，抗化學(xué)腐蝕性好和抗張強度高，可允許拉制成優(yōu)質(zhì)彈性薄壁毛細管柱。由它制作的毛細管柱人們通常稱之為彈性石英毛細管柱(flexible fused silica capillary column)。 圖2－1 各種玻璃的結(jié)構(gòu)在玻璃生產(chǎn)過程中，常加入各種金屬氧化物以改變物理和化學(xué)性能。加入Na2O可切斷SiOSi 鍵而使玻璃軟化并降低粘度，增加熱膨脹系數(shù)和在水中的溶解度，降低它的抗化學(xué)腐蝕性。加入CaO和MgO則為了減小溶解度，增加其抗化學(xué)刻蝕性。常用于毛細管柱材料的兩種玻璃是鈉－鈣玻璃（軟玻璃）和硼硅玻璃（硬玻璃，如Pyrex）。Na2O、CaO和B2O3等氧化物的加入使 SiOSi 鍵截斷，如圖2－1 b、c所示。因此這些玻璃的熔點比石英要低得多。軟玻璃的熔點約700℃, 硬玻璃比軟玻璃高100~125℃。強度也比軟玻璃好，不易脆碎，軟玻璃由于含有較高的Na2O而呈堿性；硬玻璃由于它含有B2O3而呈酸性。表2－6 鈉鈣玻璃和硼硅玻璃的組成[27]組分鈉鈣玻璃硼硅玻璃SiO2Na2OCaOAl2O3B2O3MgOBaOK2O 天然石英和人造石英都是作毛細管柱的好材料。天然石英在高溫及真空下可熔化制成熔融石英。其純度隨石英原料的來源不同而異。如果在加工過程中注意減少污染，一般情況下金屬雜質(zhì)含量可低于1104g/g。經(jīng)進一步提純的熔融石英，其金屬雜質(zhì)含量可達1~5 105g/g。人造石英則是在高溫下用四氯化碳在火焰中與水反應(yīng)水解而成，基本上是純二氧化硅，其金屬雜質(zhì)含量小于1106g/g。（２）玻璃表面成分對色譜性能的影響 玻璃表面的化學(xué)性質(zhì)影響色譜柱的性能。各種金屬氧化物在玻璃的表面形成路易斯酸作用點，可對醇、酮、氨以及含p健的分子（如芳香化合物和烯烴）等一類局部電子密度高的化合物產(chǎn)生吸附。石英材料因金屬雜質(zhì)含量極小，表面不存在或很少存在酸化點，故與玻璃相比具有天然惰性。玻璃和石英表面的羥基是構(gòu)成氫鍵型吸附的主要因素。 nm時，就不能在兩個羥基之間形成氫鍵。這類羥基的活性最大，對一些電子云密度高的化合物如胺、酮、醇以及p鍵化合物產(chǎn)生吸附。也是進行表面硅烷化處理的主要作用點。~ nm 時`容易形成氫鍵，大約50％表面的羥基彼此相互作用形成氫鍵。這種已形成氫鍵的羥基活性很小，幾乎不再起自由羥基的作用。吸附在表面羥基的水也能對電子云密度高的化合物產(chǎn)生吸附，其活性與自由表面羥基相似。當加熱時可以把物理吸附水除去，留下自由羥基進一步加熱使二氧化硅表面與相鄰羥基脫水形成氧橋。加熱到165℃能把物理吸附水趕走，約在400℃左右會使羥基脫水而成氧橋。這時如把二氧化硅冷卻并暴露于水蒸汽中，它還可以再恢復(fù)形成硅醇基。加熱400℃以上時再冷卻吸濕羥基恢復(fù)的數(shù)量要減少，如加熱到800℃時二氧化硅表面羥基消失就不再恢復(fù)。溫度對二氧化硅表面的失水情況可表示如下：表2－7給出了在不同溫度下二氧化硅表面羥基的濃度。另外表面的硅氧橋是氫鍵結(jié)合中的質(zhì)子受體，對醇類分子產(chǎn)生吸附并有較強的范德華力。由于在玻璃和石英表面不同程度存在金屬氧化物、游離羥基、硅氧橋，它們以不同形式會與被分離物質(zhì)產(chǎn)生一定吸附作用。表2－7 真空處理二氧化硅后表面羥基的濃度[28]真空處理溫度(℃）每1nm2上的羥基數(shù)真空處理溫度(℃）每1nm2上的羥基數(shù)200600300700400800500900（二）毛細管柱的拉制?。ǎ保┎Ａ毠苤睦啤∧壳安Ａ毠苤押苌偈褂茫谛枰髢?nèi)徑（）的毛細管柱時還必須用玻璃材料。本節(jié)將玻璃毛細管柱的拉制作方法作一簡要介紹。現(xiàn)代的玻璃毛細管拉制機由計算機控制，基本原理與最早Desty[29] 的發(fā)明相似，如日本島津公司的DM2型，見圖2－2。 外徑為4~10 mm, 內(nèi)徑為2~6 mm的原料玻璃管都可以用，由送料輪送入溫度為650~850℃加熱爐中軟化，然后拉伸輪以較快的速度驅(qū)動已軟化的玻璃管，使之變細成為需要的毛細管。再通過在彎曲電熱管中加熱至550~650℃而燒成盤管，最后存放在支架托盤上?？刂扑土陷喓屠燧喌霓D(zhuǎn)速比可以拉制不同內(nèi)徑的毛細管。但值得注意的是所用原料管內(nèi)外徑粗細不均，加熱爐及彎管爐溫度波動以及送料輪與拉伸輪的轉(zhuǎn)速之比過大都是引起拉制毛細管內(nèi)徑不均勻的因素?，F(xiàn)在的商品玻璃毛細管拉制機拉出的毛細管內(nèi)徑不均勻性在177。3~177。5％之間?！D2－2 玻璃毛細管拉制機的示意圖1－原料玻璃管，2－電爐，3－毛細管，4－彎曲電熱管，5－牽引輥，6－送料輥 （２）彈性石英毛細管柱的拉制　石英比玻璃溶點高，不能用一般玻璃拉制機拉制。 石英毛細管的拉制機見圖2－3所示。需將石英原料管在石墨爐中加熱到19002000℃時才能拉制出薄壁毛細管柱。如果石英的表面被污染或受潮，其強度會下降而易破損。所以拉出的石英毛細管必須立即通過一個盛有耐高溫聚合物溶液的容器。這聚合物通常為聚酰亞胺。然后通過加熱爐烘干，使柱子的外表敷上一層保護膜，最后是將拉好的毛細管纏繞到一個轉(zhuǎn)鼓上。~ mm，壁厚 mm。作為柱子外涂層材料的聚酰亞胺最高使用溫度為350℃。近年來市場上出現(xiàn)了鋁涂層的彈性石英毛細管柱，可耐熱400~480℃的高溫。這類柱子可以用于一些高級烷烴（大于100個碳原子）以及甘油三脂類的分離。圖2－3 彈性石英毛細管柱拉制機示意圖1－電爐，2－聚酰亞胺爐，3－烘干爐，4－拉好的毛細管，5－轉(zhuǎn)鼓（三）毛細管柱的內(nèi)壁改性　如上所述，玻璃和石英材料表面存在的硅醇基吸附電子密度高的化合物，硅氧橋的離子特征作為質(zhì)子接受體形成氫鍵而吸附易給質(zhì)子的化合物，玻璃表面存在的金屬離子造成更嚴重的吸附和催化作用，將會使高溫下的固定液分解而流失。因此在涂漬固定液之前必須對內(nèi)表面進行處理，以改變化學(xué)和物理性能提高表面對固定液的濕潤性。濕潤性是指液體浸潤固體表面的能力，這種能力是通過接觸角來衡量的。接觸角是指液滴界面的切線與固體表面的夾角。當接觸角為零時液態(tài)完全濕潤固體表面，易于涂漬成均勻的薄膜。反之當接觸角增大時液體覆蓋固體表面能力降低，液體能否浸潤固體表面取決于液體的內(nèi)聚力和固體表面的能量。液體的內(nèi)聚力由其表面張力來表征，固體的表面能則通過表面自由能表示。當液態(tài)的表面張力大于某一固體表面的臨界表面張力(CST)時，此液體在固體表面上就有個大于零的接觸角數(shù)值。CST的參數(shù)是這樣得到的，即把一組同系化合物在給定的固體表面上測定其接觸角（q），把COSq 對同系物的表面張力作圖，一般成一條直線，在COSq=1時的表面張力即為該固體表面的臨界表面張力。如果液體的表面張力小于某一固體表面的CST，其接觸角為零，該固體表面就可以被此液體所濕潤。由此可見CST作為濕潤性的標志，可用作衡量固定液是否易于涂漬成均勻薄膜的定量考查。光滑干凈玻璃的CST x 104 N/cm，而大多數(shù)固定液的表面張力 = x 104 N/cm[30,31]，這說明大多數(shù)固定液對玻璃表面不濕潤。要制作有效的毛細管柱，首先必須對玻璃和石英管內(nèi)壁表面進行粗糙化或化學(xué)、物理改性，使它們的表面能增大，CST值提高。表2－8和2－9分別給出了一些固定液的表面張力和玻璃及石英經(jīng)不同方法處理后的CST值。 表2－8 室溫下部分固定液的表面張力[23，32]固定液N/cm固定液N/cm甲基硅油 x 104Ucon 50 LB 500X x 104OV101 x 104癸二酸二辛脂 x 104OV210 x 104Apiezon L x 1042OF1 x 104Trion x 104十八烯1 x 104Ucon 50 HB 2000 x 104Ucon DLB100B x 1042，4二甲1，1二氧四氫化噻吩 x 104鄰苯二甲酸二癸脂 x 104聚丙烯癸二酸脂 x 104鄰苯二甲酸二壬脂 x 104磷酸三甲基苯脂 x 104鯊魚烷 x 104聚乙烯二醇 400 x 104檸檬酸三丁脂 x 104Os124 x 104雙(乙基已基)癸二酸脂 x 104β,β氧二丙腈 x 104聚丙烯二醇 x 1041,2,3三(2二氰乙氧基)丙烷 x 104雙(2乙基已基)鄰苯二酸脂 x 104雙甘油 x 104OV17 x 104丁二酸二乙二醇脂 x 104表2－9 柱材料表面的臨界表面張力[2332]材料處理臨界表面張力N/cm天然石英用水蒸氣平衡 x 104人造石英未處理6 x 104硬質(zhì)玻璃丙酮清洗 x 104硬質(zhì)玻璃硫酸鉻清洗液凈化 x 104硬質(zhì)玻璃氫氧化鈉蝕刻~ x 104硬質(zhì)玻璃表面炭化 x 104（１）　毛細管柱內(nèi)表面的粗糙化　內(nèi)壁表面粗糙化可采用表面腐蝕和在內(nèi)壁沉積惰性微粒物質(zhì)兩種技術(shù)。但腐蝕只用于玻璃毛細管柱，不適用于石英柱，因腐蝕后的石英柱壁太薄，易于脆斷。玻璃毛細管柱內(nèi)壁的腐蝕有氯化氫刻蝕和氟化氫刻蝕兩種技術(shù)。氯化氫刻蝕法是將干燥的氯化氫氣體通入柱子，用小火把兩端封住，在300℃－400℃下加熱3－12h[3335], 于是在玻璃毛細管柱內(nèi)壁形成有規(guī)則排列的氯化鈉晶體粗糙層。Franken等人[34]詳細地討論了氯化鈉晶體的生成規(guī)律，其過程是：鈉鈣玻璃有一層較豐富的堿金屬，在與氯化氫作用時形成反應(yīng)中心，高溫下玻璃表面的鈉離子易于流動，通過晶格游動到表面上，在表面上鈉離子與氫離子進行交換，即：然后Na+ 通過表面與Cl 結(jié)合形成氯化鈉晶體。硅硼玻璃因堿金屬離子濃度低，用氯化氫處理效果不顯著。這種粗糙化方法的缺點是隨金屬離子濃度的增加可導(dǎo)致弱路易氏酸性吸附和一些固定液催化降解。所以本方法的應(yīng)用受到一