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氣液色譜中固定液常用擔體的性質(zhì)及處理方法


實驗室k / 2019-04-03

       在氣液色譜中,固定液必須涂漬在擔體上オ能發(fā)揮它分離混合物的作用,雖然固定液是分離的決定性因素,但是擔體也并不是無關緊要的。由于擔體結構和表面性質(zhì),可以直接影響分離效果,一般對擔體有以下要求。

       ① 表面應該是化學惰性的,即沒有吸附性和催化性能;

       ② 表面積應較大(比表面應大于1平方米/克),孔徑分布均勻;

       ③ 熱穩(wěn)定性好,有一定的機械強度。

       氣液色譜中用的擔體種類很多,總的可分為硅藻土型與非硅藻土型兩類。目前應用比較普遍的是硅藻土型。

       硅藻土型擔體:分為紅色和白色兩種。

       紅色硅藻土擔體有大連紅光化工廠生產(chǎn)的6201擔體、上海試劑廠生產(chǎn)的201擔體。這種紅色擔體是將天然硅藻土粉碎并壓成磚形,在900℃以上煅燒(因其具有高溫絕熱性能,又叫保溫磚擔體),由于生成氧化鐵,使其具有了特征的紅色。紅色擔體的表面積大(4平方米/克),孔穴密集,孔徑?。ㄒ晃⒚祝?,結構緊密,機械強度好。但它表面活性中心較多,吸附性較大,適于與非極性固定液配合使用分析非極性或弱極性物質(zhì)。若分析極性物質(zhì)時會有色譜峰拖尾現(xiàn)象。

       白色硅藻土擔體,有上海試劑廠生產(chǎn)的101、102擔體。白色擔體是向天然硅藻土中加入少量Na2CO3助熔劑,其在900℃高溫鍛燒后,氧化鐵變成了無色的硅酸鈉鐵絡合物,使原來淺灰色的天然硅藻土變成白色。白色擔體的表面積?。?平方米/克)、孔徑粗(9微米),結構疏松,機械強度不如紅色擔體。但它表面活性中心顯著減少,吸附性小,適于與極性固定液配合使用,分析極性或氫鍵型化合物。另外由于白色擔體的催化活性小,能用于較高的柱溫。

       由于硅藻土擔體的表面不是一個光滑的球面,而是凹凸不平分布著許多孔穴,因而它有較大的比表面積,這就保證了固定液可在擔體表面形成一層面積相當大的液膜。如果擔體表面沒有吸附活性中心,這一層液膜可以涂得均勻。但實際上由于擔體表面具有硅醇(Si—OH)和硅醚(Si—O—Si)結構,并有少量金屬氧化物(如氧化鐵),因此表面存在著氫鍵和酸堿活性作用點,這就會引起擔體吸附,產(chǎn)生化學反應或催化反應。因而在分析樣品時,會產(chǎn)生色譜峰拖尾現(xiàn)象,并使保留值發(fā)生變化。

       為了消除上述現(xiàn)象,往往在分析極性,氫鍵型或酸、堿性樣品時,對擔體需進行預處理,以獲得對稱的色譜峰和較好的分離結果。一般擔體的處理方法如下。

       ① 酸洗法當分析酸類和酯類化合物時,用此法可除去鐵等金屬氧化物的堿性作用點,但不能洗去硅醇結構,所以用酸洗的擔體分析極性物質(zhì)時仍存在拖尾現(xiàn)象。

       用6N鹽酸加熱浸泡擔體20~30分鐘,然后用自來水沖洗至中性,于烘箱中烘干備用。

       酸洗后的擔體降低了吸附性,但增加了擔體的催化性(如酸洗擔體會促使醇類物質(zhì)酯化)。

       ② 堿洗法:當分析胺類等堿性物質(zhì)時,用此法可除去Al2O3等酸性作用點。

       用5%KOH-甲醇溶液浸泡回流擔體,再用水沖洗至中性,烘干備用。

       堿洗擔體可能會分解非堿性的酯類。

       ③ 硅烷化:分析極性和氫鍵型化合物(如水、醇、胺等)時,用二甲基二氯硅烷處理擔體,硅烷與擔體表面的硅醇,硅醚基團起反應,可除去氫鍵結合能力,可消除色譜峰拖尾現(xiàn)象。

       先把酸洗后的擔體在110℃干燥兩小時,然后稱取10克二甲基二氯硅烷,溶于200毫升甲苯中,倒入50克酸洗后干燥過的6201擔體,搖勻并減壓,同時不斷搖動,驅(qū)掉擔體表面氣泡,再恢復至常壓,靜置10分鐘,將溶液抽濾(濾液可用作處理柱管用),再用200毫升甲苯分幾次洗滌,最后用200毫升甲醇處理,此時濾液應無色;把處理過的擔體置于瓷盤中晾干,然后在80℃烘箱中烘兩小時。因二甲基二氯硅烷易水解,處理時要求各種器皿必須干燥。處理好的擔體,放在水中應浮在水面上,這是檢驗硅烷化是否成功的標志。

       硅烷化后的擔體表面積比原來的要小2~3倍,表面由親水性變?yōu)樵鳎ㄊ瑁┧裕阌谕繚n非極性或弱極性固定液,而極性固定液就不能均勻的涂在擔體上。硅烷化后的擔體只適于在270℃以下使用。

       ④ 釉化:將欲處理的擔體在2% Na2CO3水溶液中浸泡兩晝夜,烘干后先在870℃下煅燒3.5小時,然后升溫至980℃煅燒40分鐘,烘干后即可使用。這種擔體的吸附性能低,強度大。當固定液中加入少量去尾劑后,就能分析醇、酸等極性較強的物質(zhì),不出現(xiàn)明顯的拖尾現(xiàn)象。但在定量分析甲醇和甲酸等物質(zhì)時應注意到它們在擔體上是否有不可逆的吸附作用。

       非硅藻土型擔體:非碓藻土型擔體種類很多,性質(zhì)也各異。常用的有氟擔體、高分子多孔小球、玻璃球、洗滌劑(烷基磺酸苯酯)、素瓷、海砂等。

       其中以氟擔體最重要,常用聚四氟乙烯,它不溶于一般的溶劑,最高使用溫度為275℃,在225℃下長時間使用會發(fā)生顆粒熔結現(xiàn)象,在290℃以上開始分解并放出有毒的煙。聚四氟乙烯擔體的潤濕性差,所以選擇固定液有一定的限制,另外機械強度差,配制填料和裝柱都比較麻煩,要在19℃以下進行操作,一般是把冷卻到0℃的氟擔體裝入柱內(nèi),這樣就不會有擔體的凝集現(xiàn)象。

       氟擔體的特點是它有惰性,適于分析強極性樣品(如水、酸、腈類物質(zhì))和強腐蝕性物質(zhì)(如HF、Cl2等氣體)。


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