[科普中国]-填充柱

填充柱是指填充了固定相的色谱柱。将色谱分析的固定相（吸附剂、涂渍了固定液的载体、离子交换树脂、凝胶颗粒等）作为填料，填充于一定口径、长度和形状的柱管中。填充柱的优点是制备和使用方法都比较容易掌握，具有多种填料可供选择，能满足一般样品分析要求。1

简介

填充柱的填料可以是多孔性粒状系缚剂或在惰性载体颗粒表面均匀的涂敷一层很薄的固定液膜。填充柱常用内径2-5mm，长0.5-10m的金属管或玻璃管。填充柱制备简单，可供选用的载体、固定液、吸附剂种类很多，因而具有广泛的选择性，有利于解决各种各样组分的分离分析问题，应用比较普遍。此外，填充柱的样品负荷量大，可用于制备色谱其缺点是柱渗透性较小，传质阻力较大，柱子不能过长，因而分离效率较低。柱效的选择问题，视试样组分而定，许多分析并不需要很高的分离效率，因此填充柱仍有其广泛的应用前景。如工业废水中硝基苯的分析、苯系物的分析等用填充柱气相色谱法足以满足分析要求。2

试漏和清洗由于加工、存放、运输等过程可能使未填充的色谱柱沾污或损坏，所以，空的填充柱在使用之前一定要进行试漏和清洗。

试漏的方法：将柱管全部浸入水中，并将出口堵死，进口通以载气，使载气压力稍高于正常操作压力，填充柱应没有气泡冒出，否则，说明该填充柱漏气，不能使用。

玻璃柱用洗液浸泡，洗涤两次，然后用自来水洗冲到中性，再用蒸馏水、丙酮冲洗。洁净的柱管内壁应不挂水珠，烘干后备用。不锈钢柱先用10%盐酸浸泡抽洗至抽洗液无金属或其他悬浮物，用自来水冲洗至中性，再用10%热碱液抽洗4～ 5次，以除去柱管内壁油腻性污物，用自来水冲洗至中性，最后用蒸馏水、丙酮冲洗，烘干备用。3

固定液的涂渍涂渍固定液的基本要求就是获得薄而均匀的液膜。涂渍固定液时，固定液要充分溶解在溶剂中，不要有“假溶”现象（即粗看上去溶剂中没有固定液的凝块了，而实际上由于固定液在溶剂中溶涨后透明，不细看就不容易发现有未溶解的固定液块存在）。对于SE- 30等硅酮类固定液，一般需要更长的溶解时间（通常是16～ 48h），才能使固定液全部溶解在溶剂中。常用的固定液涂渍量是0.1～ 2.5%，若是10%甚至更高的涂渍浓度时，为使涂渍均匀，可将固定液分2～ 3次进行涂渍。3

常规涂渍法常规涂渍法简单易行，适用于配比大于5%的涂渍，然而液膜厚度不均匀，需经老化使固定液重新均匀分布，对低配比（3%以下）固定相，由于液膜趋于单分子层分布，如果涂渍不均匀，老化亦不能使其均匀，为了提高涂渍的均匀性，涂渍方法则多采用抽空蒸发法等。4

双抽涂渍法双抽涂渍法即抽真空抽滤涂渍法，是在吸滤涂渍法的基础上衍生出的一种方法，具有载体破损少、涂渍均匀、操作简单等优点。其原理为载体表面存在很多孔隙，孔隙里充满空气，涂渍前对载体进行抽真空处理，固定液就会顺利进入孔隙里，并把载体完全包裹，载体对固定液有一定吸收率，饱和吸收后采用抽滤法将多余溶液除去，使附着在每一载体颗粒上的固定液基本相同，且均匀分布在表面。4

装柱根据不同的柱管形状可以选择不同的装柱方式。对于螺旋形色谱柱，可以用真空泵抽气的方法装填。装柱时先将柱的一头用玻璃棉和纱布轻轻堵住，接上玻璃过滤球（或安全瓶）和真空泵，柱的另一头用塑料漏斗及过渡接头接上，填料从漏斗加进柱内。开动真空泵，填料即通过漏斗不断地被抽进柱中，同时不断敲振柱的各部位，使填料在柱内尽量填充均匀。填充好以后，用预备好的玻璃棉塞住柱的另一端，但不要太用力，以防压碎柱头里的载体。若载体的机械强度较差，则装柱时只能轻敲和震动，若装柱的填料比较粘，则需用力振动。装柱时要注意不要让填料通过玻璃棉和纱布进入玻璃过滤球内。3

老化填充柱的老化操作，是在通以载气下将柱温升至略高于操作温度，保持十几个小时甚至几十个小时。应当注意的是，柱温不能超过固定液的最高使用温度。老化好的色谱柱，反映在气相色谱仪的记录仪上，就是会画出一条平直的基线来，此时，色谱柱就可以用于样品分析了。3

老化目的刚填充好的色谱柱是不能马上进行样品分析的，而要经过老化处理。老化的目的是为了除去管柱内剩余的溶剂、固定液的低沸程馏分及易挥发的杂质，同时使固定液更均匀、牢固地分布于载体或管壁上。

老化作用（1）降低由于柱子流失(溶剂、轻馏分)而引起的本底噪声。这对于使用高灵敏度的检测分析是很重要的，如用氢火焰离子化检测器，一般认为流失能引起噪声和不稳定的基线。真正的柱流失常常有如同噪声状的正向漂移。

（2）提高定量的准确度。这一点一般易被忽视，假若要求分析结果的相对偏差等于或低于3%时，应在固定液的最高使用温度下历时6～ 48 h（视固定液的性质决定）。

老化原则老化的原则有：

（1）设置老化温度时，决不允许超过固定液的,最高使用温度。

（2）根据涂渍固定液的百分数合理设置老化温度，低含量固定液的柱子，老化温度相对要低些。

（3）老化时间与所用检测器的灵敏度和类型有关，灵敏度越高，要求老化的时间相对越长。

（4）老化时间的长短也取决于固定液的特性，“气相色谱纯的”要少于“工业纯的”。例如，OV固定液老化时间要少于SE- 60，QF- 1（工业纯）。

（5）样品的极性越强，要求填充柱老化的时间相对越长。

老化方法老化的方法多采用气体流动法，将柱入口与进样室相连，出口勿接检测器，通小流量(一般为5～ 10 ml/min)的载气，以(2～ 4)℃·min- 1程序升温至低于固定液最高使用温度20～ 30℃ ，老化12～ 24 h，获得平稳基线，则表明老化已合格。具体的老化方法是：

对于工业纯固定液

因为它们是大批量制造的，并非专门用于气相色谱，所以老化尤其需要。在柱子入口通入载气，加热柱子，到固定液最高使用温度的1/4，保持1～ 2 h，再升温至比工作温度高25℃，对于定性要求历时6 h，对于定量要求历时24h。硅酮固定液比PEG固定液老化的时间要长。

对于气相色谱纯固定液

例如OV型、SE30型和许多聚酯固定液是我们平时常用的“精制”型固定液，这些材料在用于气相色谱工作时是小批量制作的，它们的热稳定性要比工业纯的好。硅酮里含有不多的馏份，一般要求在100℃时保持1 h，而后按升温速率5～ 10℃/min，升温至低于最高使用温度20 ℃，并保持2 h，极性样品，如醣类、醇类，则要求过夜老化。聚酯的老化通常是在100℃保持2 h，而后在低于最高使用温度20℃时保持8～ 12 h。

对于多孔型聚合物

Porapak型，在低于最高使用温度20℃时保持1～ 2 h。而Chromosorb 100系列，在低灵敏档工作时，于工作温度下保持1 h；定量工作时，升温至比工作温度高25℃ ，过夜老化。

对于常用的固体吸附剂

酸洗活性炭、硅及和氧化铝柱，加热到150℃，保持3～ 4 h。分子筛柱，加热到250～ 300℃ ，过夜老化。

虽然色谱填充柱的老化过程耗费了一定时间，但是能得到长的柱寿命、好的稳定性和小的拖尾，因此是十分必要的和值得的。如果柱子使用后放置了一段时间，更不要忘了对色谱柱行“再老化”处理，否则将得不到好的分析结果。5

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学