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毛細管不同於較古老的填充管柱的地方是的口徑及長度, 前者由於是中空並沒有後者有壓力降上的問題, 所以他可以做得非常的長,最長者可達100公尺以上, 也因此他的板數也比后者大得多, 對於複雜的被分析物可以做有效的分離. 而毛細管的細長形狀,使得分析物在管柱中分析時,往直徑方向擴散的距離大大的減小, 所以毛細管柱的峰寬比填充管柱要小很多, 就由於這兩個因素, 使的毛細管柱成為最常使用的分析管柱, 但是現在我對兩者的優缺點進一步分析沒啥興趣, 讓我們來看看一些比較實用的東西....
1. 你要怎麼去選一支適合的管柱? 要多長？ 多粗？
當然, 最快的方法就是去現有的資料, 看看別人是用甚麼管柱, 現學現賣, 去訂購一支相同的準沒錯, 要不然就從下面幾個觀念看起?
a. 管柱長度:管柱長度絕不是越長越好, 看看你分析的對象而定, 一個基質簡單, 只有三兩個目標物的分析管柱10公尺長度就可以了, 到了要分析20個以上到60個左右的分析物時, 你可能就需要找一支30公尺的了. 如果超過80個, 那就要麻煩60公尺長度的大個子出馬了. 但是如果你今天是分析一些異構物, 那就即便是只分析三四個, 有時亦需要找一支夠長的管柱不可.使用一支長的管柱有甚麼問題存在? 浪費你的分析時間, 也讓你的分析物(尤其是那些晚出來的物質)偵測極限升高.另外, 較長的管住雖能分離較多的待測物, 但是解析度並不是與長度完全的成正比, 而是與長度的平方根成正比.
b. 管柱口徑:小口徑的管柱較大口徑者有較好的解析度, 但是大口徑管柱對分析物有較大的capacity, 亦即可以可以對GC做較大量的注射.
c. 薄膜厚度:較厚的膜可以承受較大的注射量, 但亦會產生較大的bleed, 相對於同樣靜相但有較薄的膜者,前者因bleed的關係,實際操作的最高溫,應較後者為低. 但如果是分離異構物,則需要選擇較厚的膜. 會有較好的解析度.
d. 靜相的選擇:這一點通常在管柱的型錄上都會有詳細的介紹, 如果你找不到你所需要的靜相, 可以用下面這個方法試試: 去找三支極性不同的管柱(DB-5, DB-17, DB-Wax等三支)來,把你要分析的物質配製一較高濃度的溶液, GC先裝上DB-5, 注射入分析物後看波形是否對稱, 使用 DB-5的時候,通常你有大概85%左右的機會是適用的, 如果波形不對稱,就改用DB-17試試, 如果在DB-5上完全看不到,或是只有不成峰一個小突起, 就換成wax管柱試試. 通常這三支管柱是應該就可以找到你的分析物該用哪一類的管柱來分析.
2. retention gap和guard column 需要裝嗎？
這兩種東西看起來雖然都是接在分析管柱的前端,但事實上還是不一樣的東西. retention gap主要是在改善peak的峰形,當有分叉或拖尾可以試試看.
造成拖尾或分叉的原因通常是在splitless的注射模式下,樣品注入後在管柱前端的refocusing不完全(refocusing是啥? 不知道的可以去前面翻翻相關的貼子), 另外兩個原因就是注入的溶劑極性與靜相的type不合.或者是說你的注射量實在太大就需要裝設retention gap(後面兩個原因說穿了就是refocusing得不好! 所以原因就是只有一個!!) retention gap一般都是一段長約五公尺以下的空管子,無靜相在其中但必須去活化處理過.
裝設guard column的GC使用者應該會比較多一點,我想大家都有這種經驗,一支30公尺長的管柱,在經過多次的分析後被剪到剩下不到20公尺,但是如果你裝了guard column的話,就不會越剪越短了. 一些不會汽化的東西在被送入管柱後(使用agilent gc 6890的puls splitless時, 送進去的特別多),往往就只停留在管柱頭, 這些東西活像個吸附劑般,讓你的分析物的峰高變小或變形, 所以往往在run過一段時間後就會減掉一段管柱(有時候一剪就是兩公尺!),多剪個幾次管柱有就短到不能分析了, 加了這一段guard column後,只要更換它就可以了. 與retention gap不一樣的是, guard column的長度一般都可以長到10公尺左右, 這樣你可以剪好多次! guard column是含有相同靜相的,其性質與分析管柱的靜相要靜量相同, 事實上,guard column是具有分析能力的.在實驗室中,你可以使用前述剪剩下來無法分析的管柱,或者是買一支完整的管柱,專門拿來作為其他管柱的guatd column用.
3. 管柱的損壞:分析管柱就如同人的壽命一般, 終究會有一天要壽終正寢! 但就又如人一般,好好保養可以用得很就久, 不然有可能一針下去, 就讓管柱報銷!
氧氣對管柱的損害:氧氣算是對管柱損害的第一大元兇! 大家大概都知道要在carrier gas上加裝deoxygen trap, 但會準時更換的卻不多,一般四瓶carrier gas鋼瓶的使用後就應該更換一支deoxygen trap, 但如果你的氣體品質不好的話, 有可能一支鋼瓶用完後, 你的deoxygen trap就報銷了.另外,還碰過的狀況是deoxygen trap在安裝時必須特注意, deoxygen trap通常都是用來除去carrier gas中微量的氧氣, 也就是說它對氧氣的吸附量並不會太大, 當你安裝時打開盲塞後不小心將吸附劑暴露於大氣中, 你的deoxygen trap會很快的飽和!! 所以有可能一支trap只能發揮它不到2/3的功用, 因此裝的時候手腳要快, 所有工具準備好再行動,最忌諱的就是一邊安裝一邊找工具或零附件!通常在低溫下氧氣對管柱靜相的損害不大, 高溫時則殺傷力大. 另外低極性的靜相比高極性的要容易受損.對於一般最常見的Siloxane Polymer為靜相的管住, 如果你是使用GC/MSD為分析儀器, 應該會常見到那些由-Si-O-Si-O-的結構所組成的六環,八環,及十環的化合物, 這一類的bleeding通常是由氧氣在高溫下所造成的靜相損害. 系統的漏氣亦為氧氣進入管柱的來源之一, 所以安裝後及定期的查漏是很重要的事情!
化學物質對管柱的損害:那些無機酸鹼, 或礦物酸等對管柱都有損害. 但我想提的是水, 水這個東西在常溫下對那些bonded或cross linked的管柱並沒有損害的問題,但一般的書籍或管柱的銷售說明書並沒有記載在高溫下的對管柱的損害情形, 但經驗上沒有裝demoisture trap的管柱要比有裝的管柱,前者bleeding要大,這種情形在低極性的管柱比較明顯!
熱對管柱的損害:買來的管柱上或者是包裝中一定會標明管柱耐溫到幾度,通常較低的那個耐高溫度是指管柱可以做等溫分析時的最高設定溫度,當然你使用時最好低個30度左右,而較高的那個溫度是讓你在座程式升溫時候的最高溫度, 一般到此最高溫後恆溫時間不應高於10分鐘,否則還是很快會損壞的. 雖然是很穩定的cross linked結構, 但一旦超過他們的操作溫度, 那些靜相亦會汽化或者是膠化而損失.
4.管柱的bleed：英文中使用"bleed"這個字,影含著有如人類一般的在流血.一旦流血過多人就會死亡,管柱的bleed事實上是隨時都在發生的, 大家都知道溫度越高這種情形<BR>就越嚴重, 但甚麼樣的bleed才算正常呢? 手邊有一份很久以前HP時代的研討會講義, 各種靜相的normal bleed如下:HP-5MS < 4 pA, 100% Me or 5% Ph 15 pA50% Ph 15pA<BR>3-10% CNPr, Ph 20pA
50% + CNPr(, Ph) 25pA PEG 15pA。當然, 在這份講義中也提供測定的方法: 安裝好管柱後如查漏沒問題, 則以methane來測定你的carrier gas流速,再以100-140度的低溫來使你的系統穩定,當系統穩定後紀錄FID的pA數, 然後升至管柱使用的上限溫度,待穩定後記錄FID的pA數, 最後在高溫時的pA數減低溫時的pA數即為所謂的normal bleed! 當你的測定值高於上述的數值時, 就該去找找看到底是甚麼原因造成column的過渡bleed了. 這邊可以順便一提的是HP-5MS, HP-5MS的靜相組成與HP-5事實上是一樣的, 只不過在過品管時把那些bleed特別小的HP-5管柱挑出來而已.
5. 管柱的清洗:萬一你的管柱很不幸的被污染了, 濃度高到無法用正常的加溫condition方式來去除, 那只有拆下來用溶劑來清洗了.要注意的是只有bonded 和cross-linked的管柱可以使用有機溶劑來清洗, 清洗的道具其實很簡單可以自己製造或是跟儀器供應商購買,一般都是採取抽真空吸引溶劑通過管柱. 溶劑的流動方向要注意是由乾淨的一端流向較髒的一方(通常是注射口端), 不然有越洗越髒的可能. 在你的管柱說明書上通常會註明可以使用哪些有機溶劑來清洗.
6. 管柱的保存:通常都是管柱的兩端插在拿一個不用的septum上. 但是如果只是暫時拆下來幾天的話, 大可不用這樣做, 我都是兩端一卸下GC後,就直接放進防潮箱中,但要注意的是必須是一個乾淨且沒有放置試要或其他標準品的防潮箱才可以. 如此做可以省下重新安裝時必須切掉一小截, 浪費掉兩個nut! 現在agilent已經有賣類似用來封住管柱頭的盲塞, 可以買來試試...