氣相毛細(xì)管柱是擔(dān)負(fù)氣相分離作用的核心，是氣相毛細(xì)管柱系統(tǒng)的心臟。能否找到合適的氣相色譜毛細(xì)管柱，關(guān)系到整個(gè)分析工作的成敗。掌握毛細(xì)管柱選擇理論知識(shí)對(duì)于分析工作者特別是藥物分析工作者是非常必要的。目前市面上的氣相毛細(xì)管柱比較繁多，但針對(duì)毛細(xì)管柱的選擇原則基本一致。

　　選擇用于分析的最佳毛細(xì)管柱是一件難以確定和非常困難的任務(wù)。雖然沒有有關(guān)毛細(xì)管柱選擇的簡易技巧、捷徑、竅門或秘訣，但卻有些理論來簡化此過程，有四個(gè)要考慮的主要色譜參數(shù)：固定相、內(nèi)徑、長度和液膜厚度。

　　一、固定相

　　毛細(xì)管柱的固定相從理論上遵循相似性原則，即：用非極性固定相分析非極性物質(zhì)，用極性固定相分析極性物質(zhì)，用含芳香基團(tuán)的固定相分析芳香族被分析物。

　　隨著毛細(xì)管柱技術(shù)的不斷進(jìn)步，分離度并不是首要考慮的關(guān)鍵因素了，毛細(xì)管柱具有幾十萬塊塔板，如此大的柱效率，以至于不再需要充分考慮分離問題了。這個(gè)時(shí)候，樣品兼容性、使用溫度、穩(wěn)定性、柱流失情況等，都可能成為選擇的主要理由。

　　1)固定相選擇性

　　選擇性是固定相在區(qū)分兩種溶質(zhì)分子在其化學(xué)或物理性質(zhì)方面的差異能力。當(dāng)固定相和溶質(zhì)間的作用力不同時(shí)，則可達(dá)到分離。對(duì)于類似于聚硅氧烷和聚乙二醇的固定相存在三種作用力：色散力、偶極力和氫鍵作用力。

　?、?色散力：簡單來說就是被分析物的揮發(fā)性越好，保留時(shí)間就更短。

　?、?偶極力：當(dāng)被分析物的基本結(jié)構(gòu)或中心結(jié)構(gòu)的不同位置連接有不同的基團(tuán)對(duì)于取代芳香被分析物、鹵烴。氰丙基、三氟丙基和聚乙二醇類固定相都表現(xiàn)出良好的偶極作用性能。甲基或苯基取代基團(tuán)不進(jìn)行偶極相互作用。

　?、?氫鍵：當(dāng)被分析物分子和固定相之間存在氫鍵作用力，固定相可以不同被分析物的氫鍵作用力不同，而產(chǎn)生不同的氫鍵勢(shì)能，從而使被分析物分離。

　　2)固定性極性

　　固定性的極性有取代基團(tuán)的極性及其相對(duì)量確定。雖然極性并不直接與選擇性有關(guān)，但是會(huì)影響被分析物物的保留以及分離。對(duì)于揮發(fā)性相似的被分析物，與固定相極性相似的溶質(zhì)具有更大的保留，極性固定相要比較弱極性固定相保留極性被分析物的能力強(qiáng)，反之亦然。這就是我們前面提到的相似性原則

　　3)固定相選擇概述

　?、?一般來說，拿到一個(gè)未知的被分析物，可以采用盲摸的原則進(jìn)行：可以從非極性柱或弱極性柱開始試用，如效果不好，再按極性漸強(qiáng)的順序選用中等極性直至高極性柱逐一嘗試，直到有較令人滿意的分析結(jié)果即可確定適用的柱極性。

　?、?低流失(“ms”)毛細(xì)管柱通常更為惰性，有更高的溫度上限,適用于MS檢測(cè)器。

　?、?能使用非極性固定相就不要使用極性固定相，非極性固定相比極性固定相耐用。

　?、?可以嘗試選用與被分析物極性相似的固定相。

　　⑤ PLOT柱用于在高于室溫的柱溫下來分析氣體樣品。

　　⑥ 分析二甲苯等芳烴異構(gòu)體，Wax類強(qiáng)極性毛細(xì)管柱。

　　⑦ 在做應(yīng)用方法確證時(shí)，可同時(shí)使用非極性柱和極性柱，對(duì)色譜峰鑒定或分離結(jié)果進(jìn)行確證。

　?、?通常做農(nóng)藥分析方法確證時(shí)，選用弱極性或中等極性毛細(xì)管柱(如5%苯基，95%苯基甲氧聚硅氧烷和7%氰甲基，7%苯基，86%甲基聚硅)；做殘留溶劑分析方法確證時(shí)，選用中等極性或弱極性毛細(xì)管柱(-5MS和-624/-VMS)毛細(xì)管柱；做醇類或FAME分析方法確證時(shí)，選用PEG和含氰基固定相毛細(xì)管柱；做汽油中氧化物分析方法確證時(shí)，選用-1和PEG毛細(xì)管柱。

　　二、內(nèi)徑

　　毛細(xì)管柱的內(nèi)徑會(huì)影響到理論塔板數(shù)、分離度、保留時(shí)間、柱頭壓力、載氣流速設(shè)置和容量。

　　1)理論塔板數(shù)和分離度

　　柱效與柱子的內(nèi)徑成反比，說明了毛細(xì)管柱的內(nèi)徑越小，則每米理論塔板數(shù)越高。分離度與理論板數(shù)的平方根成正比。在需要得到窄峰和高柱效時(shí)，使用內(nèi)徑較小的毛細(xì)管柱。

　　2)保留時(shí)間

　　被分析物的保留時(shí)間與毛細(xì)管柱的內(nèi)徑成反比。但很少根據(jù)保留時(shí)間選擇毛細(xì)管柱。

　　3)柱頭壓力

　　柱頭壓力大約是毛細(xì)管柱半徑的負(fù)二次方函數(shù)。也很少根據(jù)柱頭壓力選擇毛細(xì)管柱。

　　4)載氣流速

　　載氣流速與毛細(xì)管柱的毛細(xì)管柱的內(nèi)徑成正比。毛細(xì)管柱的不同內(nèi)徑均有推薦的最佳載氣流速。該流速理論上可以使被分析物達(dá)到最佳峰形。

　　5)毛細(xì)管柱的容量

　　容量與內(nèi)徑成正比，但容量也受其他因素一同影響。比如固定相、膜厚和被分析物性質(zhì)等。

　　6)內(nèi)徑選擇概述

　　① 0.18-0.25mm的毛細(xì)管柱具有較高的理論塔板數(shù)。0.18mm的毛細(xì)管柱很適合于泵容量低的GC/MS系統(tǒng)。小內(nèi)徑柱的容量最小而且需要最高的柱頭壓力。

　?、?當(dāng)需要樣品容量大時(shí)就要使用0.32mm內(nèi)徑的毛細(xì)管柱。與0.25mm內(nèi)徑柱相比，0.32mm內(nèi)徑柱對(duì)不分流進(jìn)樣或大體積(>2μL)進(jìn)樣時(shí)早流出的色譜峰有較高的分離度。

　?、?只有配備大口徑直接進(jìn)樣口時(shí)，才使用0.53mm內(nèi)徑的毛細(xì)管柱，它特別適合于高載氣流速的應(yīng)用，例如吹掃捕集，頂空進(jìn)樣。0.53mm內(nèi)徑毛細(xì)管柱在恒定的液膜情況下具有最高的樣品容量。不過一般的藥物分析實(shí)驗(yàn)室習(xí)慣采用這個(gè)尺寸的毛細(xì)管柱。

　　三、液膜厚度

　　液膜厚度主要影響保留特性、分離度、流失、惰性和容量。

　　1)保留時(shí)間和分離度

　　液膜厚度與保留時(shí)間成正比，對(duì)于低沸點(diǎn)的分析物，厚度越大保留越強(qiáng)。反之液膜較薄的毛細(xì)管柱用來減少保留能力強(qiáng)的分析物的保留時(shí)間。液膜厚度與分離度成正比。

　　2)流失

　　液膜越厚毛細(xì)管柱的流失水平越高。當(dāng)液膜厚度增加時(shí)，保留時(shí)間較大的組分可能轉(zhuǎn)移到毛細(xì)管柱流失較高的區(qū)域。由于流失嚴(yán)重，因此液膜厚度與難受溫度成反比。

　　3)惰性

　　液膜越厚，毛細(xì)管柱的惰性越強(qiáng)，使用較厚液膜的毛細(xì)管柱可以減少或消除峰拖尾。

　　4)容量

　　液膜厚度與容量成正比，分析物的容量越大，其峰越寬，同時(shí)會(huì)減少分離度。而使用液膜較厚的毛細(xì)管柱會(huì)減少峰寬，增加分離度，保證較少的峰形對(duì)稱性。

　　5)毛細(xì)管柱液膜厚度選擇概述

　　① 對(duì)于0.18~0.32mm 內(nèi)徑的毛細(xì)管柱，一般膜厚為0.18~ 0.25μm，可用于大多數(shù)分析。對(duì)于0.45~0.53mm 內(nèi)徑的毛細(xì)管柱，一般膜厚為0.8~1.5μm，可用于大多數(shù)分析。

　?、?低揮發(fā)性高沸點(diǎn)或熱敏被分析物，往往選用0.25~0.5μm液膜厚度的毛細(xì)管柱，主要用于沸點(diǎn)低于300℃的被分析物。低于沸點(diǎn)高于300℃的被分析物來說應(yīng)該選用0.1μm液膜厚度的長度較短的毛細(xì)管柱。

　　③ 氣質(zhì)聯(lián)用主要選擇0.1~0.2μm厚度的毛細(xì)管柱，而中等厚度的(1~1.5μm)毛細(xì)管柱主要用于分析沸點(diǎn)在100~200℃的被分析物。

　?、?低沸點(diǎn)被分析物(比如乙醛)應(yīng)該選用液膜較厚的毛細(xì)管柱(3~5μm)以便于在較高的柱溫下分析。

　　四、長度

　　毛細(xì)管柱長度會(huì)影響柱效、分離度、保留時(shí)間、載氣壓力。

　　1)柱效、分離度和保留時(shí)間

　　理論塔板數(shù)與柱子長度成正比。分離度與理論板數(shù)的平方根成正比。增加柱子長度理論上是可以增加理論塔板數(shù)和分離度。要想得到窄峰和較高的柱效可以考慮使用較長的毛細(xì)管柱。保留時(shí)間與毛細(xì)管柱的長度成反比。使用較長的毛細(xì)管柱會(huì)增加被分析物的保留時(shí)間。

　　2)柱頭壓力

　　柱頭壓力與毛細(xì)管柱長度成正比。因?yàn)槌Ｒ?guī)長度的毛細(xì)管柱對(duì)柱頭壓力影響較少，因?yàn)橹^壓力一般不作為帥選毛細(xì)管柱的考慮因素。

　　3)毛細(xì)管柱長度選擇概述

　?、?15m長的毛細(xì)管柱用于分離簡單的被分析物。30m長的毛細(xì)管柱一般分析10~50個(gè)組分的混合物。

　?、?復(fù)雜的被分析物可以使用長度大于50m的毛細(xì)管柱。

　?、?毛細(xì)管柱的長度并不是一個(gè)絕對(duì)重要的參數(shù)，因?yàn)樵黾又娱L度可以提高柱效和分離度，但同時(shí)增加了分析時(shí)間。而較短的柱長可以節(jié)約分析成本，另外由于較少的主材以屏蔽活性表面從而減少相互作用的機(jī)會(huì)。避免樣品與柱材料接觸造成峰拖尾。

　　五、其他因素

　　此外，還有一些參數(shù)在進(jìn)行毛細(xì)管柱選擇時(shí)也應(yīng)該加以考慮。比如毛細(xì)管柱程序升溫的最高耐受溫度、毛細(xì)管柱的至低操作溫度、毛細(xì)管柱與被分析物的兼容性及毛細(xì)管柱的耐用性等。