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)系到整個分析工作的成敗。掌握毛細(xì)管柱選擇理論知識對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。這個時候，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，則可達(dá)到分離。對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，保留時間就更短。

　　② 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)的極性及其相對量確定。雖然極性并不直接與選擇性有關(guān)，但是會影響被分析物物的保留以及分離。對于揮發(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檢測器。

　　③ 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。

　?、?在做應(yīng)用方法確證時，可同時使用非極性柱和極性柱，對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，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，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，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，選用-1和PEG毛細(xì)管柱。

　　二、內(nèi)徑

　　毛細(xì)管柱的內(nèi)徑會影響到理論塔板數(shù)、分離度、保留時間、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，使用內(nèi)徑較小的毛細(xì)管柱。

　　2)保留時間

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

　　② 當(dāng)需要樣品容量大時就要使用0.32mm內(nèi)徑的毛細(xì)管柱。與0.25mm內(nèi)徑柱相比，0.32mm內(nèi)徑柱對不分流進(jìn)樣或大體積(>2μL)進(jìn)樣時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，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)保留時間和分離度

　　液膜厚度與保留時間成正比，對于低沸點(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，保留時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，同時會減少分離度。而使用液膜較厚的毛細(xì)管柱會減少峰寬，增加分離度，保證較少的峰形對稱性。

　　5)毛細(xì)管柱液膜厚度選擇概述

　　① 對于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。

　　② 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。

　?、?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。

　　④ 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)管柱長度會影響柱效、分離度、保留時間、載氣壓力。

　　1)柱效、分離度和保留時間

　　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。保留時間與毛細(xì)管柱的長度成反比。使用較長的毛細(xì)管柱會增加被分析物的保留時間。

　　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個組分的混合物。

　　② 復(fù)雜的被分析物可以使用長度大于50m的毛細(xì)管柱。

　　③ 毛細(xì)管柱的長度并不是一個絕對重要的參數(shù)，因?yàn)樵黾又娱L度可以提高柱效和分離度，但同時增加了分析時間。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。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。