具有快速分离效果基于微机电系统的波浪形半填充微型气相色谱柱的研究

区别于传统的矩形槽道微型气相色谱柱,本研究利用微机电系统(MEMS)刻蚀技术在硅表面制备了一种波浪形槽道的半填充微型气相色谱柱,柱长2 m,刻蚀深度300μm,宽80μm.通过有限元分析软件模拟仿真,考察了镶嵌在波浪形色谱槽道内的半填充柱尺寸、形状和空间分布的流场分布,进而得到最优化的微型气相色谱柱制备参数.仿真研究表...     

基于微机电系统的高深宽比气相微色谱柱

色谱柱的微型化是实现气相色谱仪微小型化必须要解决的关键问题之一。该文基于微机电系统技术设计制作了一种具有高深宽比微沟道的气相微色谱柱。通过COMSOL软件进行仿真分析,得出气相微色谱柱具有均匀的流速场分布。测试结果表明,该气相微色谱柱成功分离了烷烃类气体混合物及苯系物,其理论塔板数可达14028 plates/m,C7~C8的分离度最高,为10.82。这种气相微色谱柱由于具有体积小、能耗低、分离性能好等优点,可望在微小型气相色谱仪上获得应用。     

微型气相色谱的研究进展

具有高性能、智能化、低功耗、低物耗的分析仪器微型化研究已经是分析仪器的主要发展方向。气相色谱(GC)作为一种应用十分广泛的分离分析仪器,其微型化的研究一直受到科学界和工业界的重视。本文综述了近十几年来微型气相色谱(micro GC)的研究进展。对微型气相色谱的3个主要组成部分,即进样/富集装置、色谱柱和检测器,分别进行了详细的阐述,并简单总结了微型气相色谱的应用现状,对其发展趋势进行了展望。     

具有快速分离效果多道微型气相色谱柱

采用MEMS技术设计了一种多道微型气相色谱柱,运用深槽刻蚀技术(DRIE),对器件刻蚀深400μm,微型色谱柱总长度为50cm,每道宽40μm,4道多道柱。采用静态涂覆法对色谱柱涂覆SE-54固定相。将多道色谱柱与30 m长的安捷伦HP-5毛细管柱多道色谱柱比较,烷烃混合物在两种柱内都被完全分离,混合物在多道柱内的保留时间比在毛细管柱内缩短了两倍,塔板数达到15342 plates/m,是毛细管柱的3倍。多道色谱柱被用于分离苯,甲苯及苯酚致癌组分,所有组分在1 min之内被完全分离。在时间上比之前报道的6 m长微型色谱柱缩短了3倍,实现了快速分离效果。     

以金属有机骨架材料ZIF-8为固定相的硅基微气相色谱柱

基于微机电技术制备了一种含有椭圆微柱阵列的半填充柱; 采用水热法合成了一种金属有机骨架材料ZIF-8, 将其涂敷在微色谱柱的微沟道内壁上作为固定相. 在30 ℃恒温下对芯片的分离性能进行了测试, 结果表明, 以ZIF-8为固定相的微色谱柱可以在75 s内实现甲烷、 乙烷和丙烷(C1~C3)的基线分离, 其中甲烷-乙烷的分离度达到了2.23, 与以介孔硅为固定相的微色谱柱相比提高了99%; 甲烷、 乙烷的峰面积以及甲烷-乙烷分离度重复性的相对标准偏差均小于3%. 以上结果表明, 以ZIF-8为固定相的微色谱柱在针对油田气实时分离的便携式微色谱系统中具有广泛的应用前景.     

基于微机电子系统技术高性能气相色谱柱的制备

基于微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)技术,制作了微型气相色谱柱,并对其性能进行了研究。与传统色谱柱相比,此微型色谱柱具有体积小,分析速度快等特点,适用于在线检测分析与监测。本研究利用深刻蚀技术与动态涂覆固定相的方法,设计制作了0.5,1.0及3.0 m色谱柱,实现了对苯,甲苯和邻二甲苯的分离。其中,3.0 m色谱柱对甲苯和邻二甲苯的分离度达14.3,理论板塔数达6160,分离时间少于200 s。考察了柱长对色谱柱分离性能的影响。此微型色谱柱可广泛应用于家居安全,瓦斯监测以及环境检测等领域。     

以金属有机框架材料HKUST-1为固定相的微型气相色谱柱

气相色谱柱微型化有利于气相色谱系统的小型化,然而对微型气相色谱柱而言,轻烃的分离是一个挑战。本研究基于微机电系统（MEMS）技术制备了微型气相色谱柱,在室温下合成了一种金属有机框架材料HKUST-1,采用动态涂敷法将HKUST-1涂敷到微型气相色谱柱中作为固定相。对以HKUST-1为固定相的微型气相色谱柱进行分离测试,结果表明,此微型气相色谱柱可以完全分离轻烃混合物（甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷）,其中难以分离的甲烷和乙烷的分离度达到9.2。     

近年国内外毛细管气相色谱柱的进展和趋向

报道了近两年毛细管气相色谱柱的发展和趋向. 气相色谱柱制柱工艺是一个成熟的技术, 所以在制柱工艺方面的研究不够活跃. 近年新研究的固定相集中在常温离子液体和各种环糊精的衍生物. 近几年GC毛细管色谱柱的研究和改进集中在色谱柱厂家进行, 并立即成为商品柱. 本文对近两年一些重要期刊上发表的气相色谱论文进行了总结, 发现气相色谱分析所用的色谱柱大都使用毛细管柱, 并趋向于使用商品GC毛细管柱, 所使用的商品色谱柱中, 使用最多的是以含5%苯基的聚甲基硅氧烷做固定相的色谱柱, 其次是以100%甲基的聚硅氧烷做固定相的色谱柱. 极性毛细管色谱柱主要使用PEG、 OV-17和OV-1701固定相.     

溶胶-凝胶毛细管气相色谱柱热稳定性的考察

溶胶—凝胶毛细管气相色谱柱是一类新型的色谱柱。通过与静态法涂渍并用自由基引发交联使固定相固载化的色谱柱比较，溶胶—凝胶色谱柱除了具有制作工艺简单、分离效果好等特点外，还具有很好的热稳定性和溶剂稳定性。其工作温度可高于400℃。     

基于微机电系统技术的微型气相色谱检测器在测定白酒微量乙酸乙酯中的应用

本文构建了一种新型的用于微型化气相色谱的热导检测器(TCD)。在优化的色谱条件下测定了白酒中微量乙酸乙酯的含量。TCD检测器的测定结果与商用火焰离子化检测器(FID)的测定结果一致。     

聚二乙烯苯整体柱的制备及其在气相色谱分析中的应用

初步探讨了毛细管整体柱的制备方法及其在气相色谱分析中的应用。以液相色谱用毛细管整体柱作为研究基础,通过改变甲苯和十二醇的比例,使整体柱适用于气相色谱分析。通过二乙烯苯与键合在管壁上的3-(异丁烯酰氯)丙基三甲氧基硅烷(TMP)键合以及其自身的聚合,获得具有牢固结构、良好机械强度的整体柱。将其用于混合溶剂的分析和白酒标样的分析,可直接分析水中低碳醇。与现有的商品柱进行比较,结果表明所制备的整体柱均优于用以对照的商品色谱柱,其中在混合溶剂的分析中,醇类、酯类、酮类和芳烃类的峰形均优于用于比较的多孔层开口管(PLOT)柱;在白酒标样分析中,使得乙醛、甲醇、乙酸乙酯的色谱峰能够分开,比现有的聚乙二醇(PEG-20M)柱的分析方法更为便捷。     

微型气相色谱仪热导检测器放大电路设计

Agilent公司生产的Agilent 3000+系列色谱仪是微型气相色谱仪(micro GC)的典型代表,其热导检测器的信号放大电路和模数转换器(analog-to-digital convertor, ADC)存在功耗大、工作温度过高等不足.文中分析了micro GC电路的功能需求,从选用低噪声的24 bit Δ-Σ ADC ADS1255入手,设计了高共模电压容限、低噪声的全差分放大电路及其他外围电路,并且对全差分放大电路建立了噪声模型,计算了其噪声理论值,优化了系统设计参数.另外,还设计了一个测试平台,对所设计的全差分放大电路和ADC的性能进行了全面的测试评估,结果表明新设计的热导检测器放大电路与ADC的总噪声(以美国材料与试验协会(ASTM)标准值计)仅为1.25 μV,总功耗降低了3.7 W,满足micro GC的功能需求,而且可靠性高、体积小、结构简单,可用于新一代micro GC的研发和生产.     

气相色谱近年的发展

简要阐述了近几年气相色谱(GC)的发展和特点。GC是一个成熟的技术,广泛地应用于各个领域,近几年GC的发展除了继续研究新的固定相和高性能的毛细管色谱柱之外,主要在全二维气相色谱(GC×GC)、快速GC、便携式GC仪和微型GC仪几个方面。近几年新研究的GC固定相主要集中在常温离子液体和各种环糊精的衍生物。现在GC研究者趋向于使用商品化的GC毛细管柱,而商品化的GC毛细管柱应用最多的是以含5%苯基的聚甲基硅氧烷为固定相的色谱柱。GC×GC发展迅猛,特别是关于调制器的研究,已开发出十多种调制模式,并广泛地应用于各个领域。为了适应大量样品的分析和现场分析,研究和开发了多种快速GC方法和仪器以及便携式GC仪。为了仪器的小型化和专属性检测,μGC仪的研究也稳步地发展起来。     

气相色谱固定相研究新进展

发展高选择性固定相是实现气相色谱(GC)高效分离样品组分及其分析测定的关键。近年,材料科学的快速发展促进了新型色谱固定相的研究和应用。该文综述了近5年有关多孔材料、石墨烯及类似物、三聚茚类材料和蝶烯类材料等作为GC固定相的研究进展,并对GC固定相研究进行了总结和展望。     

高温裂解-离子色谱技术的研究进展

离子色谱在阴阳离子检测方面具有检测迅速、灵敏度高等优势。但随着有机质物质的检测需求不断上升,建立科学的前处理方法已迫在眉睫。高温裂解技术具有样品处理自动快速、操作简单、重复性好等优点。该文概述了近年来高温裂解系统的基本原理和种类,以及高温裂解-离子色谱联用技术在煤、石油、环境监测、化工原料、生物质等领域的应用,及其对有机质样品中氟、氯、溴、碘、氮、硫元素的检测,并对其发展趋势进行了展望。     

Flow of the carrier gas in open-tubular capillary columns in temperature-programmed gas chromatography

A second-order non-linear partial different equation was derived to describe the dependence of carrier gas pressure in the column on the column distance and the time under temperature programmed conditions. This equation was solved numerically by the modified finite difference method for various column parameters. Constant inlet and outlet pressures were used as boundary conditions. The retention times calculated on assumption of a constant pressure profile along the column. Significant differences between retention times of corresponding solutes calculated by the two methods were found, especially when relatively long columns(L>50m) with small internal diameter(d<0.3mm)and high temperature program rates (r>5°/min)are used.     

Applications of monolithic columns in gas chromatography and supercritical fluid chromatography

Porous monoliths are well‐known stationary phases in high‐performance liquid chromatography and capillary electrochromatography. Contrastingly, their use in other types of separation methods such as gas or supercritical fluid chromatography is limited and scarce. In particular, very few studies address the use of monolithic columns in supercritical fluid chromatography. These are limited to silica‐based monoliths and will be covered in this review together with an underlying reason for this trend. The application of monoliths in gas chromatography has received much more attention and is well documented in two reviews by Svec and Kurganov published in 2008 and 2013, respectively. The most recent studies, covered in this review, build on the previous findings and on further understanding of the influence of preparation conditions on porous properties and chromatographic performance of poly(styrene‐co‐divinylbenzene), polymethacrylate, and silica‐based monolithic columns while expanding to polymer‐based monoliths with incorporated metal organic frameworks and to vinylized hybrid silica monoliths. In addition, the potential application of porous layer open tubular monolithic columns in low‐pressure gas chromatography will be addressed.     

Radio gas chromatography on capillary columns using a multi-column system (column-switching)

Summary A gas chromatographic system with capillary columns (fused silica) for the analysis of radiolabelled compounds is described. The system presented is based on a dual column gas chromatograph equipped with column switching facllity and a variable splitter at the column outlet combined with a dead-volume free adapter for the radioactivity monitor for continous measurement of radioactivity in the column effluent. The first column works as a separation column and the second is roughly shortened and used as a feed to the mass detector. The adjustment of the split ratio is regulated by the inlet pressures for the carrier gas supplying both columns. For mass detection all conventional systems can be used. Detection of radioactivity by a gas proportional counter (system based on a combustion technique). Three flow modes can be adjusted: a) total column effluent to the mass detector or b) to the radioactivity monitor, and c) simultaneous flow (dependent on the chosen split ratio) to mass-and radioactivity detectors. The system was developed for use in clinical chemistry and tested with labelled and unlabelled steroids. The method for peak identification by means of relative retention times and methylene units was possible also for radioactive peaks when a heart cutting technique was used. The radio gas chromatographic system presented allows the development of radiochromatograms with the same peak characteristics as in conventional capillary gas chromatography.Presented at the 14th International Symposium on Chromatography London, September, 1982