氣相色譜柱是氣相色譜分析的核心，選擇合適的色譜柱對于獲得準確、可靠的分析結果至關重要。本文筆者結合自身經驗，總結了一些關于氣相色譜柱選擇的指南，供廣大同行參考。
一、目標分析物
首先要確定目標分析物是什么，根據目標分析物的類型、結構和性質來選擇合適的色譜柱，如有機物、無機物、氣體。不同的目標分析物可能需要不同類型的色譜柱，如極性化合物通常需要極性色譜柱，如AC 20，PEG 20M；非極性化合物通常需要非極性色譜柱，如HP-1、DB-1；氣體通常需要選用PLOT柱。
二、分析目的
應確定分析目的是什么，比如定性分析還是定量分析？分離復雜混合物還是分析單一成分？測定主成分含量還是雜質含量？…這將有助于確定色譜柱的分離能力和靈敏度要求。
三、樣品性質
了解樣品性質，包括溶解性、揮發性、熱穩定性、極性等。這些性質將影響選擇色譜柱的填料類型和溫度條件。
四、填料類型
常見的填料類型包括非極性填料、極性填料和選擇性填料。根據“相似相溶原則”，非極性填料適用于分離非極性化合物，極性填料適用于分離極性化合物，選擇性填料適用于特定化合物的分離。三種填料的特點和代表性色譜柱型號如下：
1. 非極性填料：
通常僅由C和H組成并且無偶極矩，如聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷，常見的色譜柱型號有AC1，OV-101，OV-1，DB-1，SE-30，HP-1，RTX-1；
2. 極性填料：
主要由C和H組成同時也有其他原子，如N、O、P、S、鹵素。常見的填料類型為聚乙二醇，主要型號有DB-WAX、AC 20，PEG 20M，HP-INNOWAX、FFAP；
3. 選擇性填料：
此類填料往往在非極性填料中引入特定基團（如苯環），以實現對特定化合物的選擇性，按照極性大小又分為弱極性填料和中等極性填料。
（1）弱極性填料：包括5 %二苯基-95 %二甲基聚硅氧烷，常見型號有AC5，SE-52；5 %苯基-95 %甲基聚硅氧烷，常見型號有OV-5，DB-5，SE-54，HP-5，RTX-5，BP-5；6 %氰丙基苯基-94 %聚二甲基硅氧烷，常見型號有DB-624；
（2）中等極性填料：包括50 %二苯基-50 %二甲基聚硅氧烷，常見型號有OV-17，HP-50，RTX-50；14 %氰丙基苯基(其中7 %氰丙基、7 %苯基)-86 %二甲基聚硅氧烷，常見型號有AC10，OV-1701，DB-1701，RTX-1701；50 %氰丙基苯基(其中25 %氰丙基、25 %苯基)-50 %二甲基聚硅氧烷，常見型號有AC225，OV-225，BP-225，DB-225，HP-225，RTX-225。
五、柱長度、內徑和膜厚
柱長度、內徑和膜厚會影響分離效果和分析時間。三種因素具體的影響參數如下：
1. 柱長
柱長主要影響三個重要參數：柱效、保留值（分析時間）和載氣壓力。
（1）柱效（通常用理論塔板數N或每米塔板數N/m表示）與柱長成正比。分離度是每米塔板數的平方根函數。例如，將柱長加倍，理論上將提高分離度1.41倍（實際上增加的倍數為1.2~1.3倍）。柱長通常有15 m、30 m、50 m、60 m，15 m柱用于快速篩選簡單混合物或分子量極高的化合物；30 m柱是最普遍的柱長；超長柱（50、60 m）用于非常復雜的樣品。如果希望得到較高的柱效，獲得窄又尖銳的峰形時，建議使用超長柱；
（2）恒溫的條件下，待測物保留值與柱長成反比。梯度溫度程序的條件下，待測物的保留是恒溫條件下的1/3~1/2。增加柱長確實有利于增加柱效，但分析時間也顯著增加；
（3）柱頭壓力幾乎與柱長成正比。除非色譜柱直徑非常大或非常小，否則壓力通常不是主要問題。直徑較小、柱長較長的色譜柱需要較高的柱頭壓力；而直徑較大、柱長較短的色譜柱需要的柱頭壓力較低。兩種情況都非常不切實際，都不可能成為限制因素。因此在柱長影響壓力方面不必太過擔心。
此外，色譜柱流失將隨著柱長的增加而增加。較長的色譜柱的固定相較多，因此會產生較多的降解產物，容易引入鬼峰和影響基線穩定性，這一點還需要廣大研究者們注意。
還需提醒一點的是，色譜柱成本與柱長直接相關，柱長加倍也幾乎會使色譜柱的價格加倍。當通過增加柱長實現增加柱效時，色譜柱成本也顯著增加，同時考慮到分析時間也會延長，因此，欲通過增加柱長來增加柱效，筆者建議是最后選擇的辦法。
色譜柱柱長的選擇概述：
（1）如果不知道最佳長度，可先使用25~30 m長的色譜柱；
（2）10~15 m長的色譜柱適用于含易分離組分的樣品或含待測組分和其他組分較少的樣品。內徑較小的色譜柱通常長度較短，以便降低柱頭壓力；
（3）如果通過其它方法（降低內徑、改變固定相、增加膜厚、改變溫度程序等）無法達到滿意的分離度時，可使用50~60 m長的色譜柱。這種色譜柱適用于分離含多組分的復雜樣品，但較長色譜柱的分析時間較長，費用較高。
2. 內徑
色譜柱內徑主要影響的五個參數是：柱效、保留值、壓力、載氣流速和柱容量。
（1）柱效（N/m）與色譜柱內徑成反比。色譜柱直徑越小，則每米理論塔板數就越高。分離度是理論塔板數的平方根函數。因此，把柱效加倍，理論上能把分離度增加約1.41倍，但實際上增加的倍數為1.2~1.3倍。在需要得到窄峰和高柱效時，建議使用內徑較小的色譜柱；
（2）恒溫條件下，待測物質的保留與色譜柱內徑成反比。在程序升溫的條件下，待測物質的保留是恒溫條件下的 1/3~1/2，但很少根據保留值選擇色譜柱內徑；
（3）色譜柱柱頭壓力大約是色譜柱內半徑的負二次方函數。例如，內徑為0.25 mm的色譜柱需要的柱頭壓力是相同長度（載氣和溫度也相同）內徑為0.32 mm柱頭壓力的1.7倍，即更小內徑的色譜柱需要的壓力更高。為避免柱頭壓力過高而超過色譜柱的壓力上限，氣相分析通常要求色譜柱內徑不低于0.18 mm。
（4）常壓下，載氣流速隨著色譜柱內徑的增大而加快。對于需要高流速的方法或硬件，通常使用較大內徑的色譜柱。為了正常運行，頂空進樣系統和吹掃捕集系統需要更高的載氣流速。所以通常選擇內徑為0.4 5mm或0.53 mm的色譜柱與這些系統一起使用。對于需要低載氣流速的方法或硬件，通常使用較小內徑的色譜柱。GC-MS是需要低載氣流速的典型系統，因此，通常選用內徑不大于0.25 mm的色譜柱用于GC-MS系統。
（5）色譜柱容量隨著色譜柱內徑的增大而增加。實際色譜柱容量也取決于固定相、載樣量和膜厚。
色譜柱內徑選擇的概述：
（1）如果需要較高的柱效，可使用0.18~0.25 mm內徑的色譜柱。但內徑較小的色譜柱容量較小，并需要較高的柱頭壓；
（2）如果需要較大的樣品容量，可使用0.32 mm內徑的色譜柱。與0.25 mm內徑的色譜柱相比，這種色譜柱通常對不分流進樣或大體積(>2 μl)進樣時較早流出的組分有更佳的分離度；
（3）只有在儀器配備大口徑直接進樣器，且要求柱效較高時，才使用0.45 mm及以上內徑的色譜柱。尤其是高載氣流速的情況，如吹掃捕集、頂空進樣器和閥進樣，大內徑色譜柱特別適用。
3. 膜厚
色譜柱膜厚主要影響五個參數：保留、分離度、流失、惰性和容量。
（1）恒溫條件下，待測物質的保留與膜厚成正比。程序升溫的條件下，待測物質的保留是恒溫條件下的1/3~1/2；
對于較易揮發的物質，液膜較厚的色譜柱可以得到更強的保留。液膜較厚的色譜柱通常用于揮發性化合物，如溶劑和一些氣體的分析。液膜較薄的色譜柱用來減弱保留能力強的物質的保留，以便其可以更快或在更低的溫度下流出。液膜較薄的色譜柱通常用于較難揮發、高沸點、高分子量的化合物的分析；
（2）由于色譜柱的保留不足，因此保留因子（k值）小于2的物質難以分離。由于物質保留的增強，改用液膜較厚的色譜柱會使其分離度更高。分離度的提高幅度取決于在原來色譜柱上物質k值，更換液膜較厚的色譜柱后，若將K值調整到2-10之間，會對提高分離度比較有效。對于k值大于10的峰，增加其保留通常不會改善其分離度，有時還會損失分離度。因為此時若增加膜厚改進較早流出峰的分離度，但可能導致較晚流出峰的分離度的損失；
（3）對于給定的固定相，色譜柱的流失將隨著膜厚的增加而增加。由于液膜較厚的色譜柱更容易保留，因此增加膜厚時，較晚流出的峰可能轉移到色譜柱流失較高的區域。由于流失嚴重，因此液膜較厚的色譜柱的溫度上限可能會較低；
（4）液膜較厚的色譜柱更具惰性，不易于和待測物質發生作用（吸附或化學反應），因為有更多固定相來保護待分析物不受色譜柱管線表面的干擾；
（5）液膜較厚的色譜柱的容量較高，也就是能耐受更高的載樣量。當一種待測物含量過高時，所導致的峰展寬/峰前延/峰拖尾可能干擾鄰近的峰或與其共流出，此時改用液膜較厚的色譜柱有助于解決上述問題。
色譜柱膜厚的選擇概述
（1）厚膜色譜柱適用于揮發性物質（如殘留溶劑、氣體）的分離和增強其保留。厚液膜色譜柱惰性更強，容量更大，但厚液膜色譜柱具有較高流失性，使用溫度上限也有所降低。
（2）薄膜色譜柱適用于高沸點、高分子量、難揮發物質（如類固醇、甘油三酸酯），有助于盡量減小保留時間。薄膜色譜柱流失性較低，但薄液膜色譜柱惰性更弱、容量更小。
六、品牌和質量
通常知名品牌的色譜柱，其質量比較可靠，如安捷倫、島津、賽默飛、默克。質量好的色譜柱往往可以提供準確度高、重復性好、分離度佳的分析結果。只是知名品牌的氣相色譜柱價格稍貴，通常在5000-10000元/根。一些不知名品牌的色譜柱價格稍便宜，通常在500-2000元/根，但質量無法保證。
七、應用
本章節內容，筆者將結合一些案例闡述幾種主要類型氣相色譜柱的應用范圍。
1. HP-5：這是一種較為常見的弱極性色譜柱，適用于分離醇類、酚類、酮類、酸類等化合物，筆者曾用此種色譜柱分析水楊酸和苯酚，取得了較好的效果。
2. DB-1：這是一種較為常見的非極性色譜柱，該色譜柱適用于分離較高沸點的化合物，如長鏈酸、脂肪醇、酚類、醛類和酮類等，筆者曾用此種色譜柱分離芴甲醇和芴甲醛，兩者的分離度可達到3.0，效果較好。
3. FFAP：該色譜柱是一種常見的極性色譜柱，適用于分離極性化合物，特別是糖類、酚類、醇類以及芳香族化合物。筆者曾用此種色譜柱做過戊二醇及其衍生物的測試，產物、主要雜質和溶劑的分離度上佳，峰對稱性較好。只是此類色譜柱最高耐受溫度僅有250 ℃，不適用于一些高沸點物質的分析。
4. DB-624：該色譜柱適用于分離揮發性有機化合物，如烷烴、烯烴、芳香族化合物和鹵代烴等，尤其是殘留溶劑。筆者曾用此種色譜柱做過苯、氯乙烷和1,2-二氯乙烷這三種殘留溶劑的測試，檢測限分別可低至0.2 ppm、6 ppm和0.5 ppm，靈敏度較高。
