色譜柱是高效液相的心臟,在液相色譜儀的使用中,保持色譜柱的柱效、容量和滲透性,延長(zhǎng)柱子的使用壽命是非常重要。色譜柱壓力過高、過低都屬于柱壓?jiǎn)栴}。色譜柱壓升高一般是由于柱床內(nèi)產(chǎn)生了雜質(zhì),造成流體阻力加大所致。下面大致總結(jié)為以下幾個(gè)方面:
1、流動(dòng)相的前處理:
流動(dòng)相或楊平中雜質(zhì)堵塞色譜柱進(jìn)口濾片,導(dǎo)致壓力升高。這是由于流動(dòng)相可能沒有過濾,或過濾不徹底,使固體雜質(zhì)滯留于濾板上所致。另一個(gè)方面也可能沒有使用預(yù)保護(hù)柱所致。
2、樣品的沉淀:
當(dāng)流動(dòng)相與溶解樣品的溶劑不一致時(shí),樣品進(jìn)入色譜柱時(shí),可能因溶解度降低而沉淀出來吸附于柱內(nèi),造成壓力升高。
3、晶體的析出:
使用含有緩沖液的流動(dòng)相時(shí),緩沖液中的無機(jī)鹽可能會(huì)殘留在體系之中,它們會(huì)因在新流動(dòng)相中的溶解度降低而析出阻塞而壓力升高。
4、細(xì)菌或霉菌滋生:
流動(dòng)相中、管路中或柱子進(jìn)口處繁殖、生長(zhǎng)霉菌堵塞濾板,導(dǎo)致壓力升高。所以在使用磷酸鹽緩沖液時(shí)一般要現(xiàn)配現(xiàn)用。
5、溶質(zhì)吸附:
一些溶質(zhì)在色譜柱上有較強(qiáng)大的吸附力,洗脫時(shí)流動(dòng)相也難以清除掉,累積的未洗脫溶質(zhì)也會(huì)造成阻力增大從而造成壓力升高。
6、流動(dòng)相更換過度較快:
當(dāng)改變流動(dòng)相體系時(shí),不徹底的更換使不同性質(zhì)、互不混溶的流動(dòng)相存在于同一個(gè)體系之中,也會(huì)造成壓力升高。
7、壓力脈沖:
運(yùn)行過程中,有時(shí)會(huì)產(chǎn)生整個(gè)液相色譜儀系統(tǒng)內(nèi)壓力的突然升降。如泵壓力變化,此所形成的壓力脈沖會(huì)造成多孔填料的崩壞和柱床結(jié)構(gòu)的微小變化,填料微屑的長(zhǎng)期積累也可能會(huì)使柱床阻力增大,造成壓力升高。
聚合物基質(zhì)色譜柱具有相當(dāng)強(qiáng)的硬度,有無孔和有孔兩種規(guī)格。該固定相中含有苯基官能團(tuán),可與待測(cè)物發(fā)生疏水相互作用。
與硅膠基質(zhì)的反相填料相比,PolyRP固定相的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是可以在極端pH(1-14)條件下使用,盡管分離效率略有降低。它具有相當(dāng)強(qiáng)的硬度,有無孔和有孔兩種規(guī)格。
該固定相中含有苯基官能團(tuán),可與待測(cè)物發(fā)生疏水相互作用。與硅膠基質(zhì)的反相填料相比,PolyRP固定相的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是可以在極端pH(1-14)條件下使用,盡管分離效率略有降低。
聚合物基質(zhì)色譜柱的安裝:
a、拆開柱包裝盒,確認(rèn)色譜柱的類型、尺寸、出廠日期以及柱內(nèi)貯存的溶劑。
b、擰下柱兩端接頭的密封堵頭放回包裝盒供備用。
c、按柱管上標(biāo)示的流動(dòng)相流向,將聚合物基質(zhì)色譜柱的入口端通過連接管與進(jìn)樣閥出口相連接(如條件允許,建議在柱前使用保護(hù)柱);柱的出口與檢測(cè)器連接。連接管是外徑為1.57mm、內(nèi)徑為0.1-0.3mm的不銹鋼管。
在接管時(shí)一定要設(shè)法降低柱外死體積。連接管通過空心螺釘、壓環(huán)后盡量用力插到底,然后順時(shí)針擰緊空心螺釘,直到擰不動(dòng)為止,切記不要用力過大。如聚合物基質(zhì)色譜柱通過流動(dòng)相加壓后有漏液現(xiàn)象,請(qǐng)用扳手繼續(xù)順時(shí)針擰1/4圈,直至不漏液為止。
聚合物基質(zhì)色譜柱主要基質(zhì)的特點(diǎn):
a.硅膠
硅膠是陶瓷性質(zhì)的無機(jī)物基質(zhì),剛性大,不易變形。
化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定,但對(duì)于水溶液尤其堿性水溶液仍然是不穩(wěn)定的,即使表面經(jīng)過良好的化學(xué)鍵合,覆蓋了固定液,還是要注意水、堿性溶液、酸性溶液對(duì)硅膠的溶解作用,基質(zhì)或者說是柱床(packedbed)溶解對(duì)色譜柱的影響是致命的。
以聚合物基質(zhì)色譜柱的填料構(gòu)成了目前絕大多數(shù)的色譜柱填料。純硅膠填料適宜分離溶于有機(jī)溶劑的極性、弱極性的非強(qiáng)離解型的化合物,硅膠也可以做凝膠色譜但柱效較低。
聚合物基質(zhì)色譜柱鍵合固定相的高壓液相填料,有其他填料無法比擬的高分離效能。
b.二氧化鋁
二氧化鋁和硅膠相似,但對(duì)水溶液、酸性堿性水溶液溶液更加不穩(wěn)定。所以,極少用作鍵合固定相的基質(zhì),也是適宜分離溶于有機(jī)溶劑的極性、弱極性的非強(qiáng)離解型的化合物,尤其是分離芳香族碳?xì)浠衔?。酸性易離解的化合物容易在二氧化鋁上形成死吸附。另外,氧化鋁分離幾何異構(gòu)體能力優(yōu)于硅膠。
c.聚合物填料
聚合物基質(zhì)色譜柱受壓會(huì)變形,壓力限度低但pH使用范圍寬。苯乙烯-二乙烯苯基質(zhì)疏水性強(qiáng),使用任何流動(dòng)相,在整個(gè)pH范圍內(nèi)穩(wěn)定,可以用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿來清洗色譜柱。甲基丙烯酸酯基質(zhì)比苯乙烯-二乙烯苯疏水性更強(qiáng),但可以通過適當(dāng)?shù)墓δ芑揎椬兂捎H水性的。
由于不耐壓、有溶脹性,所以聚合物填料適宜用于大分子像蛋白質(zhì)或合成的高聚物,另外還可以制成分子排阻、離子交換柱。大孔樹脂實(shí)際上主體就是苯乙烯-二乙烯苯聚合物或類似的合成高聚物。
聚合物基質(zhì)色譜柱廣泛用于各種不同基質(zhì)中糖分子、糖醇和其他水溶性物質(zhì)的分離??梢杂脕矸治鲇袡C(jī)酸及利巴韋林等物質(zhì),可以用來分離樹膠醛糖、阿糖醇等糖類。
反相高效液相色譜柱是基于溶質(zhì)、極性流動(dòng)相和非極性固定相表面間的疏水效應(yīng)建立的一種色譜模式,任何一種有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)中都有非極性的疏水部分,這部分越大,一般保留值越高。
在高效液相色譜中這是應(yīng)用面較廣的一種分離模式,在生物大分子的反相液相色譜條件下,流動(dòng)相多采用酸性的、低離子強(qiáng)度的水溶液,并加一定比例的能與水互溶的異丙醇、乙腈或甲醇等有機(jī)改性劑,大量使用的填料為孔徑在30納米以上的硅膠烷基鍵合相,除此之外,也有少量高聚物微球。
反相高效液相色譜柱的使用和維護(hù)
在色譜操作過程中,需要注意下列問題,以維護(hù)色譜柱。
(1)柱子在裝卸、更換時(shí),動(dòng)作要輕,接頭擰緊要適度。必須防止較強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng),以免柱床產(chǎn)生空隙。
(2)如果儀器用來做常規(guī)分析,樣品種類有限,但分析次數(shù)多,則不妨為每一類常規(guī)分析配置一根專用柱,這樣有助于延長(zhǎng)柱子的壽命。
(3)避免壓力和溫度的急劇變化及任何機(jī)械震動(dòng)。
溫度的突然變化或者使色譜柱從高處掉下都會(huì)影響柱內(nèi)的填充狀況;柱壓的突然升高或降低也會(huì)沖動(dòng)柱內(nèi)填料,因此在調(diào)節(jié)流速時(shí)應(yīng)該緩慢進(jìn)行,在閥進(jìn)樣時(shí)閥的轉(zhuǎn)動(dòng)不能過緩。
(4)應(yīng)逐
漸改變?nèi)軇┑慕M成,特別是反相色譜中,不應(yīng)直接從有機(jī)溶劑改變?yōu)槿渴撬?,反之亦然?/p>
(5)如使用柱溫控制裝置時(shí),應(yīng)注意在通人流動(dòng)相后才能升溫。
(6)一般說來反相高效液相色譜柱不能反沖,只有生產(chǎn)者指明該柱可以反沖時(shí),才可以反沖除去留在柱頭的雜質(zhì)。否則反沖會(huì)迅速降低柱效。
(7)選擇使用適宜的流動(dòng)相,以避免固定相被破壞。有時(shí)可以在進(jìn)樣器前面連接一個(gè)預(yù)柱,分析柱是鍵合硅膠時(shí),預(yù)柱為硅膠,可使流動(dòng)相在進(jìn)入分析柱之前預(yù)先被硅膠“飽和”,避免分析柱中的硅膠基質(zhì)被溶解。
(8)避免將基質(zhì)復(fù)雜的樣品尤其是生物樣品直接注人柱內(nèi),需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理或者在進(jìn)樣器和色譜柱之間連接一個(gè)保護(hù)柱。保護(hù)柱一般是填有相似固定相的短柱。保護(hù)柱可以而且應(yīng)該經(jīng)常更換。
(9)經(jīng)常用強(qiáng)溶劑沖洗色譜柱,清除保留在柱內(nèi)的雜質(zhì)。在進(jìn)行清洗時(shí),對(duì)流路系統(tǒng)中流動(dòng)相的置換應(yīng)以相混溶的溶劑逐漸過渡,每種流動(dòng)相的體積應(yīng)是柱體積的20倍左右,即常規(guī)分析需要50-75mL。
(10)保存色譜柱時(shí)應(yīng)將柱內(nèi)充滿乙腈或甲醇,柱接頭要擰緊,防止溶劑揮發(fā)干燥。絕對(duì)禁止將緩沖溶液留在柱內(nèi)靜置過夜或更長(zhǎng)時(shí)間。
(11)反相高效液相色譜柱使用過程中,如果壓力升高,一種可能是燒結(jié)濾片被堵塞,這時(shí)應(yīng)更換濾片或?qū)⑵淙〕鲞M(jìn)行清洗;另一種可能是大分子進(jìn)人柱內(nèi),使柱頭被污染;如果柱效降低或色譜峰變形,則可能柱頭出現(xiàn)塌陷,死體積增大。
(12)在完成分離分析工作之后,不應(yīng)立即停機(jī),需及時(shí)對(duì)色譜分析系統(tǒng)進(jìn)行沖洗,一般0.5h以上,以除去色譜柱內(nèi)的雜質(zhì)。
在日常分離分析工作中,反相高效液相色譜柱的正確使用和維護(hù)十分重要,色譜柱使用是否得當(dāng),直接影響色譜柱的壽命,稍有不慎就會(huì)降低柱效、縮短使用壽命甚至損壞。