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氣相色譜柱內(nèi)徑--GC小常識
柱內(nèi)徑對主要考慮的五個參數(shù)都有影響。它們是柱效、保留、壓力、載氣流速和容量。
柱效(N/m) 與柱內(nèi)徑成反比。表4 列出的柱效說明，較小內(nèi)徑的色譜柱具有更高的理論塔板數(shù)。分離度是理論塔板數(shù)平方根的函數(shù)。所以，理論上講，柱效加倍只能提高分離度1.41 倍(2 的平方根)，但實際上接近1.2-1.3 倍。在需要得到窄峰和高柱效時，應(yīng)該使用較小內(nèi)徑的色譜柱。
恒溫條件下，溶質(zhì)的保留與柱內(nèi)徑成反比。在程序升溫條件下，溶質(zhì)的保留是恒溫條件下的1/3-1/2。很少根據(jù)保留值來選擇柱內(nèi)徑。圖7 顯示兩支不同內(nèi)徑的色譜柱在保留上的不同。
柱頭壓接近于柱半徑的負(fù)二次方函數(shù)。比如，0.25 mm 內(nèi)徑的色譜柱與同樣長度（載氣和溫度也相同）的0.32 mm 內(nèi)徑的色譜柱相比，需要約1.7 倍的柱頭壓。色譜柱柱頭壓隨著柱內(nèi)徑的變化而急劇增大或減小。由于更小內(nèi)徑的色譜柱需要的壓力較高，因此直徑0.18 mm 或更大的色譜柱內(nèi)徑可用于標(biāo)準(zhǔn)氣相色譜柱分析。內(nèi)徑較大的色譜柱，特別是長度較短者（如，15 m x 0.32 mm 內(nèi)徑），不適合用于GC/MS 系統(tǒng)。色譜柱出口處的真空大大降低了所需要的柱頭壓力，但是要保持或控
制低柱頭壓力卻較為困難。
柱效與直徑
色譜柱內(nèi) 直徑(mm) | 理論值 塔板數(shù)/米 |
| 0.10 | 12500 |
| 0.18 | 6600 |
| 0.20 | 5940 |
| 0.25 | 4750 |
| 0.32 | 3710 |
| 0.45 | 2640 |
| 0.53 | 2240 |
溶質(zhì)的zui大柱效（k=5 時）
恒壓條件下，載氣流速隨著柱內(nèi)徑的增加而加快。對于需要高流速的應(yīng)用或硬件，一般要使用內(nèi)徑較大的色譜柱。為了正常運行，頂空進樣系統(tǒng)和吹掃-捕集系統(tǒng)需要更高的載氣流速。這些系統(tǒng)采用0.45 或0.53 mm 內(nèi)徑的色譜柱，就可以采用較高的流速。若在此類系統(tǒng)中使用小內(nèi)徑色譜柱，就必須特別考慮幾個問題。包括使用低溫接口或柱溫箱，或者通過分流進樣器進行連接。如果采用這些技術(shù)通常會增加分析的復(fù)雜性和/或成本，或者造成樣品損失。對于需要低載氣流速的應(yīng)用或硬件，通常要使用內(nèi)徑較小的色譜柱。GC/MS 是典型的需要低載氣流速的系統(tǒng)，因此，要使用0.25 mm 或更小內(nèi)徑的色譜柱。
色譜柱容量隨著柱內(nèi)徑的增大而增加。實際柱容量還取決于固定相、溶質(zhì)和液膜厚度。下表 列出了各種內(nèi)徑色譜柱的典型柱容量范圍。
色譜柱容量(ng)
| 膜厚（um） | 色譜柱內(nèi)徑(mm) | |||
| 0.18-0.20 | 0.25 | 0.32 | 0.53 | |
| 0.1 | 20-35 | 25-50 | 35-75 | 50-100 |
| 0.25 | 35-75 | 50-100 | 75-125 | 100-250 |
| 0.50 | 75-150 | 100-200 | 125-250 | 250-500 |
| 1.0 | 150-250 | 200-300 | 250-500 | 500-1000 |
| 3.0 | --- | 400-600 | 500-800 | 1000-2000 |
| 5.0 | --- | 1000-1500 | 1200-2000 | 2000-3000 |
色譜柱直徑選擇概述
1. 當(dāng)需要較高柱效時，使用0.15、0.18 或0.25 mm 內(nèi)徑的色譜柱。0.15 和0.18 mm 內(nèi)徑的色譜柱十分適用于泵容量低的GC/MS 系統(tǒng)。內(nèi)徑較小的色譜柱具有的柱容量zui小，并需要zui高的柱頭壓。
2. 當(dāng)需要較高的樣品容量時，使用0.32 mm 內(nèi)徑的色譜柱。與0.25 mm 內(nèi)徑的色譜柱相比，它們對于不分流進樣或大體積(>2 μL) 進樣時早流出的溶質(zhì)有更佳的分離度。
3. 只有在儀器配備大口徑直接進樣器并需要較高的柱效時，才使用0.45 mm 內(nèi)徑的色譜柱。特別適用于高載氣流速的情況，比如吹掃-捕集、頂空進樣器和閥進樣的應(yīng)用。
4. 只有配備大口徑直接進樣器時，才使用0.53 mm 內(nèi)徑的色譜柱。特別適用于高載氣流速的條件，比如吹掃-捕集和頂空進樣器。0.53 mm 內(nèi)徑色譜柱在恒定的膜厚情況下具有zui高的樣品容量。
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