氣相色譜柱的老化：目的及操作
在氣相色譜分析中，色譜柱的老化是非常重要和常見的操作，色譜柱老化又稱之為“色譜柱活化”或者“燒柱子”、“烤柱子”。色譜柱供應商和儀器廠家均建議對新的色譜柱、長期放置未使用又重新啟用的色譜柱、長期使用的色譜柱和進行復雜基質或者大量樣品分析的色譜柱進行老化。
1 色譜柱老化的目的和效果
1.1 色譜柱老化的目的和作用
色譜柱的老化具有多個方面的作用，對于新的色譜柱，通過色譜柱的老化，可以除去柱內殘留的溶劑、鍵合或者涂布不夠穩(wěn)定的固定相/液，讓新柱子性能更穩(wěn)定；對于長期放置未使用又重新啟用的色譜柱，通過色譜柱的老化，可以排除由于長期放置進入色譜柱內的氧氣、水等物質，使色譜柱性能恢復最佳；對于長期使用的色譜柱和進行復雜基質或者大量樣品分析的色譜柱，通過色譜柱的老化，一方面可以排除頻繁使用造成的高沸點雜質殘留，另一方面可以通過固定相的熱脹冷縮，重新覆蓋住色譜柱內壁上部分由于固定相流失造成的活性位點（注：色譜柱長期在高溫下使用，由于高溫、微量水的水解作用、微量氧氣的氧化作用，會誘發(fā)固定相破壞和緩慢流失，導致毛細管柱內壁活性基團——硅羥基暴露，暴露的硅羥基吸附樣品可能導致色譜峰拖尾，分叉和基線噪聲變大等問題）。
簡而言之，氣相色譜柱老化是指色譜柱在通載氣情況下進行高溫烘烤，借以用載氣帶出污染物和恢復色譜柱性能的過程。
什么時候進行色譜柱的老化
色譜柱是否需要進行老化，一般從四個方面來進行判斷。
首先，做好色譜柱的日常維護。應當根據(jù)樣品量和色譜柱使用情況制定色譜柱的老化計劃，包括固定數(shù)目/批次的樣品之后進行老化或者每周、每月甚至每季度的固定時間進行老化。日常維護最好結合進樣口進樣墊、襯管的維護和更換同步進行。
其次，考慮色譜柱的使用情況。當使用新的色譜柱，或者色譜柱長期放置未使用又重新啟用的時候，需要對色譜柱進行老化。
再者，考慮樣品的情況。如果樣品基質較為簡單（如白酒、飲用水等），或者使用熱解吸裝置、頂空進樣或者吹掃捕集進樣，不需要頻繁老化色譜柱；如果色譜柱基質比較復雜（如高沸點物質、農殘?zhí)崛∫?、土壤半揮發(fā)性有機物萃取液），或者含有對色譜柱固定相有破壞的物質（有機酸、堿）等，或者直接分析水樣等，則需要適當增加老化頻率。
最后，需要根據(jù)實驗現(xiàn)象進行判定。比如運行儀器空白出現(xiàn)雜峰、柱效和分離度下降、拖尾等，則需要判斷是否是進樣口的問題之后，對色譜柱進行老化。
1.3 什么情況可以判定色譜柱老化合格？
1.3.1 色譜柱接在檢測器上進行老化
在進行色譜柱的老化時，如果色譜柱接在檢測器上（如FID），可以通過對檢測器基線進行監(jiān)控來判斷是否還有雜峰，如果沒有雜峰可以認為老化合適。
1.3.2 色譜柱未接檢測器上進行老化
如果老化時色譜柱沒有接在檢測器上，老化完畢后，請正常安裝和使用色譜柱（即將色譜柱正常連接在進樣口和檢測器上），之后運行一個程序升溫儀器空白，通過判斷是否有雜峰來判斷老化是否合適。之所以運行程序升溫空白的原因在于，同樣的色譜柱在恒溫時可能沒有雜峰，但是程序升溫卻會產生雜峰。
毛細管色譜柱老化后最好進行一個程序升溫空白進行檢查。需要注意的是，在進行程序升溫空白時候，色譜柱的基線抬升是正常現(xiàn)象。
2 老化之前的準備
在進行色譜柱老化之前，建議先做一些準備工作，避免儀器系統(tǒng)的污染（如進樣口污染、載氣不純等）對色譜柱造成二次污染，導致老化效果不佳。
2.1 常規(guī)維護
老化之前的常規(guī)維護準備內容主要包括以下內容：（1）開啟鋼瓶，觀察鋼瓶載氣等壓力是否足夠；（2）如果使用氫氣發(fā)生器，檢查氫氣發(fā)生器的液位是否在要求之內（即使老化色譜柱時色譜柱不接在如FID等檢測器上——即不開啟和不使用檢測器，也應該及時觀察液位）；（3）檢查氣體凈化裝置是否需要更換（包括發(fā)生器自帶的凈化裝置及管路安裝另行安裝的凈化裝置）；（4）檢查進樣口的進樣墊和襯管、O型圈等是否需要更換；（5）做好儀器使用記錄，包括使用人、使用日期、用途，鋼瓶壓力記錄和鋼瓶更換記錄，儀器維護記錄（如進樣墊和襯管更換記錄）等。
儀器在長期使用過程中，毛細柱進樣口的襯管中可能積聚大量的污染物、進樣墊碎屑等；O型圈老化變形后也會持續(xù)散發(fā)污染物，老化之前應當及時更換相關耗材，避免在老化色譜柱時污染物進入到色譜柱中，卻不能完全排出色譜柱，從而對色譜柱造成二次污染。如果是填充柱，主要是用溶劑超聲清洗一下填充柱進樣口用以安裝填充柱的適配器并烘干。
氣源的純度保證、氣體凈化裝置的及時更換可以除去氣源中的污染物以及水、微量氧等，延長色譜柱壽命，因此也應當及時更換。相關詳細內容，可以點擊鏈接查看往期文章：第09篇 氣相色譜中的氣體凈化裝置///氣相色譜第二課：2.3 開啟儀器之前的準備
2.2 正確維護待老化的色譜柱
對于分析了基質比較復雜樣品（如高沸點物質、農殘?zhí)崛∫?、土壤半揮發(fā)性有機物萃取液）的毛細管色譜柱，會有大量的污染物聚集在柱頭，對于該種情況下的色譜柱，老化之前應適當截取一段色譜柱的柱頭（當截取長度較長時候，如果使用帶有EPC的儀器，請注意更改軟件中色譜柱長度的設置）；另外，對于新的色譜柱或者長期放置未使用又重新啟用的色譜柱，平時保存時候會使用橡膠密封墊封閉兩端，老化之前也應當截取一段柱頭，避免橡膠碎屑殘留柱頭。
如果使用的是填充柱，不能進行截取柱頭的操作，老化前最好通過鑷子或者細鐵絲將柱頭的污染物碎屑取出；必要情況下更換柱頭的鐵絲網或者石英棉也可。
2.3 正確進行色譜柱的安裝
由于色譜柱老化后一般會直接進行樣品分析，所以老化時請正確安裝色譜柱（填充柱或者毛細管色譜柱）。對于各個廠家的儀器，毛細柱的安裝長度都是有嚴格要求的，一方面，毛細柱安裝長度的改變，將影響氣相色譜分析的重復性；另外一方面，毛細柱安裝位置不正確，會導致靈敏度嚴重下降，甚至于待檢物質不出峰。同時，毛細管色譜柱的安裝力度也應當符合要求，避免柱螺帽擰的過緊致使色譜柱斷裂，導致老化時色譜柱中無載氣，造成色譜柱的不可逆熱損壞。
因此，安裝完畢、老化之前，應當及時檢漏，最好將色譜柱尾端置于酒精中觀察是否有氣泡，用以檢查色譜柱中間是否斷裂、安裝是否牢固等
除此之外，如果是老化毛細管色譜柱，請將色譜柱正確固定在色譜柱支架上，不要將色譜柱或者色譜柱尾端隨意放置于柱箱內部。高溫老化及升降溫過程中，柱溫箱內壁溫度和柱溫箱內溫度可能存在差異，緊貼內壁有可能造成色譜柱固定相損壞。
2.4 確定老化色譜柱時是否連接檢測器
從避免污染的角度來說，色譜柱進行老化的時候，最好不要連接檢測器。如果不連接檢測器，通用的操作是將檢測器下端使用死堵（或者實心壓環(huán)、或者穿入實心鐵絲的常規(guī)石墨壓環(huán)）堵死，并關閉溫度。細節(jié)上而言，如果是FID檢測器，不用點火，也不用開氫氣和空氣；如果是ECD檢測器，請設定尾吹氣，保證柱溫箱高溫時，即使傳導熱量和溫度給ECD，也能保證ECD內部放射源的安全。特別強調的是，不要使用氫氣老化色譜柱，以免氫氣在柱溫箱內部聚集，可能會有爆炸危險。
如果色譜柱進行老化的時候連接檢測器，請正常打開和使用檢測器，檢測器溫度至少不低于色譜柱老化的最高溫度，能高20℃左右最好。如FID可以點火監(jiān)控基線等。
2.5 識別色譜柱最高使用溫度與老化溫度
識別色譜柱的最高使用溫度的目的是用來確定色譜柱老化的溫度。色譜柱老化時候能夠設定的最高溫度，不能超過色譜柱的耐受溫度，也就是最高使用溫度。填充柱標牌上會標注其使用的最高溫度；毛細柱標牌上信息較多，但是也可以獲取該色譜柱的最高使用溫度
色譜柱的老化溫度一般來講是要比其最高使用溫度（恒溫長期使用溫度）低（20-30）℃，也就是說上圖其最高使用溫度為325℃，老化時其溫度可以設定為300℃。除此之外，也有另外的確定色譜柱老化的溫度方法，即比常規(guī)分析最高使用溫度高（20-30）℃，比如常規(guī)的使用溫度從來不超過200℃，可以設置老化溫度為230℃。
當然，最重要的是，色譜柱的老化溫度不能超過色譜柱的最高使用溫度；另外，不同的柱子耐受溫度/最高使用溫度有很大差別，極性強、膜厚大的柱子通常耐受溫度比較低。因此，應該為不同的色譜柱選取不同的老化溫度。
3 色譜柱的老化方法
在完成氣源與氣體凈化裝置的檢查、進樣口的維護、正確安裝色譜柱以及確定了色譜柱的老化溫度之后，可以開始色譜柱的老化。
3.1 預老化
預老化的意思是：將色譜柱流量設置為正常工作值，并將儀器進樣口、柱溫箱及檢測器如果老化時色譜柱接在了檢測器上溫度設置為35℃或者關閉儀器溫度控制，在室溫的條件下讓載氣流穿過色譜柱15到30分鐘以清除儀器系統(tǒng)內部和色譜柱內部的空氣。
3.2 色譜柱的老化
預老化結束后，不改變色譜柱流量設置情況下，按照以下步驟進行：
?。?）進樣口溫度設置為35℃；
?。?）檢測器端設置根據(jù)是否連接了色譜柱，請按照本文2.4的操作進行；
?。?）為柱溫箱設置溫度程序，并運行；溫度程序為：初始溫度35℃，5℃/min,升溫至老化溫度，保持30min或者更長時間，一般不超過2小時。
?。?）正確安裝毛細管柱于進樣口端和檢測器端，調用正常的分析方法，運行空白或者程序升溫空白，檢測老化效果。
?。?）關閉儀器或者進行樣品分析。
關于以上步驟的解釋：
（1）按照本文第二節(jié)的操作，老化之前會對進樣口進行維護，因此進樣口溫度的設定也可以是日常分析時的溫度；但多數(shù)情況下，進行老化操作可能會忽略對進樣口的維護，因此建議使用較低的進樣口溫度，并且加大分流流量，降低進樣口污染物在老化時污染色譜柱的可能。
?。?）由于高溫時色譜柱流失會增加，因此盡可能避免高溫、長時間烘烤色譜柱。根據(jù)對色譜柱老化結果的判斷，老化溫度及在老化溫度的保留時間長度可以根據(jù)實際情況調整。
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