實驗室分析方法氣相色譜制備氣相色譜儀結構及原理

目前，色譜技術已在復雜混合物分離分析方面應用十分廣泛，但在色譜技術發展初期其主要用于樣本的制備，但受氣相色譜本身技術特點的限制，制備氣相色譜的應用范圍不如制備液相色譜廣泛，但其仍在揮發性組分的分離、制備方面發揮了重要作用。制備氣相色譜儀與分析氣相色譜儀在處理樣品時都需要先分離樣品，兩種方法的主要差別在于制備氣相色譜儀經色譜柱分離出來的單個餾分絕大部分在冷阱中被收集下來，只有極小的一部分被送入檢測器檢測。為了提高制備效率，要求進樣量大，且色譜柱在保持一定柱效的同時還應有較大的柱容量，并可實現自動操作。圖1是典型的制備氣相色譜儀的流程圖。

小規模制備氣相色譜通常采用分析級氣相色譜系統，通過在柱出口與餾分收集系統相連，采用重復注射或在色譜柱上上樣大體積樣品實現微量/毫克級的組分制備。目前填充柱仍被用于制備氣相色譜，與毛細管柱相比它具較大的柱容量，但色譜峰較寬，保留時間長和分辨率較低；毛細管柱具有較高的柱效和分辨率，但柱容量較低，制備量有限。餾分收集系統是制備氣相色譜的核心部件，它必須能夠有效地捕集/濃縮載氣中高度稀釋的組分。餾分收集過程是影響揮發性組分回收率的關鍵步驟，已發展了多種技術用于揮發性化合物的捕集，如采用大口徑毛細管柱短柱，商品化的制備級餾分收集器常使用吸附劑或冷阱20揮發性餾分的回收率與操作條件密切相關，其中捕集溫度是最重要的參數。對于大多數揮發性組分的捕集需要在低溫條件下（-10℃/-5℃），當采用環境溫度（20℃）或更高溫度（45℃）時，餾分損失嚴重。對于高沸點組分，采用室溫或更高溫度（45℃），回收率仍可達到80％～90％高沸點組分的回收率受收集條件的影響較小，可無需冷阱系統直接采用空捕集管捕集。除通過最佳化捕集溫度進行餾分收集外，也有文獻報道采用填充溶劑（甲醇、二氯甲烷或戊烷）捕集阱進行餾分制備。

德國 Gerstel PFC是應用較為廣泛的商品化氣相色譜專用餾分收集器，可對經氣相色譜分離的各組分進行自動收集。該系統配置六個溫度控制捕集阱和一個廢棄物捕集阱，捕集阱體積為1μL或100μL，為了提高化合物的回收率，可選配液氮冷卻或低溫冷陰冷卻。其可以將化學性質接近的化合物收集在一起，也可數百次進樣對某個目標化合物進行重復收集，實現痕量富集。其采用微處理控制器，捕集阱可以在0.01min內實現切換，保證相鄰的目標化合物也能得到很好的收集。系統可靠性和重復性好，可確保在數百次進樣后仍能有效捕集目標化合物。使用該裝置可得到相對較大的樣本量，用于進一步結構確認分析如NMR和IR。