色譜柱由柱管、壓帽、卡套(密封環(huán))、篩板(濾片)、接頭、螺絲等組成。
構(gòu)造
色譜柱由柱管、壓帽、卡套(密封環(huán))、篩板(濾片)、接頭、螺絲等組成。
柱管多用不銹鋼制成,壓力不高于70 kg/cm2 時(shí),也可采用厚壁玻璃或石英管,管內(nèi)壁要求有很高的光潔度。
為提高柱效,減小管壁效應(yīng),不銹鋼柱內(nèi)壁多經(jīng)過拋光。
也有人在不銹鋼柱內(nèi)壁涂敷氟塑料以提高內(nèi)壁的光潔度,其效果與拋光相同。還有使用熔融硅或玻璃襯里的,用于細(xì)管柱。
色譜柱兩端的柱接頭內(nèi)裝有篩板,是燒結(jié)不銹鋼或鈦合金,孔徑0.2~20μm(5~10&μm),取決于填料粒度,目的是防止填料漏出。
色譜柱按用途可分為分析型和制備型兩類,尺寸規(guī)格也不同:
①常規(guī)分析柱(常量柱),內(nèi)徑2~5mm(常用4.6mm,國(guó)內(nèi)有4mm和5mm),柱長(zhǎng)10~30cm;
②窄徑柱(narrow bore,又稱細(xì)管徑柱、半微柱semi-microcolumn),內(nèi)徑1~2mm,柱長(zhǎng)10~20cm;
③毛細(xì)管柱(又稱微柱microcolumn),內(nèi)徑0.2~0.5mm;
④半制備柱,內(nèi)徑>5mm;
⑤實(shí)驗(yàn)室制備柱,內(nèi)徑20~40mm,柱長(zhǎng)10~30cm;
⑥生產(chǎn)制備柱內(nèi)徑可達(dá)幾十厘米。柱內(nèi)徑一般是根據(jù)柱長(zhǎng)、填料粒徑和折合流速來確定,目的是為了避免管壁效應(yīng)。
性能評(píng)價(jià)
色譜柱的性能除了與固定相性能有關(guān)外,還與填充技術(shù)有關(guān)。
在正常條件下,填料粒度>20μm時(shí),干法填充制備柱較為合適;顆粒<20μm時(shí),濕法填充較為理想。
填充方法一般有4種:
①高壓勻漿法,多用于分析柱和小規(guī)模制備柱的填充;
②徑向加壓法;③軸向加壓法,主要用于裝填大直徑柱;
④干法。柱填充的技術(shù)性很強(qiáng),大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室使用已填充好的商品柱。
必須指出,高效液相色譜柱的獲得,裝填技術(shù)是重要環(huán)節(jié),但根本問題還在于填料本身性能的優(yōu)劣,以及配套的色譜儀系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)是否合理。
無(wú)論是自己裝填的還是購(gòu)買的色譜柱,使用前都要對(duì)其性能進(jìn)行考察,使用期間或放置一段時(shí)間后也要重新檢查。
柱性能指標(biāo)包括在一定實(shí)驗(yàn)條件下(樣品、流動(dòng)相、流速、溫度)下的柱壓、理論塔板高度和塔板數(shù)、對(duì)稱因子、容量因子和選擇性因子的重復(fù)性,或分離度。
一般說來容量因子和選擇性因子的重復(fù)性在±5%或±10%以內(nèi)。
進(jìn)行柱效比較時(shí),還要注意柱外效應(yīng)是否有變化。
一份合格的色譜柱評(píng)價(jià)報(bào)告應(yīng)給出柱的基本參數(shù),如柱長(zhǎng)、內(nèi)徑、填料的種類、粒度、色譜柱的柱效、不對(duì)稱度和柱壓降等。
色譜柱的利用壽命,除了與所分析的樣品和流動(dòng)相及利用頻率有關(guān)系外,主要的是與日常的委會(huì)密切相關(guān)。為延長(zhǎng)色譜柱的利用壽命,維護(hù)您的利益,請(qǐng)仔細(xì)閱讀此部分。 色譜柱的利用壽命主要是分局柱效和柱壓兩個(gè)指標(biāo)來衡量,假設(shè)一支色譜柱柱效太低或柱壓太高,通常被認(rèn)為該色譜柱已經(jīng)結(jié)束。因此,延長(zhǎng)色譜柱利用壽命的關(guān)鍵是,消除引起柱效下降和柱壓升高的因素。
以下是色譜柱的日常維護(hù)點(diǎn)子:
1.流動(dòng)相的PH應(yīng)在利用的范圍內(nèi)反相色譜柱由于填料中存在Si-C和Si-O鍵,流動(dòng)相超過其PH范圍將會(huì)導(dǎo)致硅膠基質(zhì)流失和鍵合相碳鏈斷裂,使柱效下降,利用壽命變短。由于流動(dòng)相的PH 控制欠妥而對(duì)色譜柱造成的損害,通常很難是色譜柱恢復(fù),因此必須認(rèn)真對(duì)待,嚴(yán)格控制流動(dòng)相的PH值。
2.去除樣品和流動(dòng)相中的固體顆粒 樣品和流動(dòng)相中含有的固體顆粒物質(zhì)會(huì)堵塞色譜柱篩板,篩板被堵住不僅會(huì)引起柱壓的升高,而且也會(huì)引起柱效下降,因?yàn)楹Y板的堵塞會(huì)引起液流不均,導(dǎo)致色譜峰型拖尾、變寬,從而使柱效下降。因此,建議利用超純水和色譜純?cè)噭诜治鰳悠非皩?duì)樣品進(jìn)行針筒過濾,流動(dòng)相過0.45μm濾膜。
3.利用維護(hù)柱或在線過濾器 樣品和流動(dòng)相經(jīng)過濾后并不能完全消除固體顆粒物質(zhì),因?yàn)楸玫哪p、密封圈和管路的老化也會(huì)產(chǎn)生固體顆粒物質(zhì),這些固體顆粒被流動(dòng)相帶入色譜柱,堵塞篩板,導(dǎo)致柱壓升高、柱效下降。維護(hù)柱和在線過濾器上都有篩板,其孔徑與色譜柱孔徑相同,因此能夠阻止固體顆粒物質(zhì)到達(dá)色譜柱,有效防止色譜柱篩板的堵塞。由于柱壓升高在分析故障中占很大比例,因此,除對(duì)樣品和流動(dòng)相進(jìn)行過濾外,建議您在色譜柱進(jìn)樣端加上維護(hù)柱或在線過濾器。 假設(shè)確認(rèn)色譜柱柱壓升高是由于進(jìn)樣端篩板被堵引起的,可選擇以下方式進(jìn)行補(bǔ)救:
先在色譜柱前加上維護(hù)柱或在線過濾器,然后用甲醇、水=20/80ml/min反向沖色譜柱180min。
先在色譜柱進(jìn)樣端加上維護(hù)柱或在線過濾器,然后反向利用。
色譜柱參數(shù)
物理性質(zhì)
柱長(zhǎng),內(nèi)徑,如250*4.6mm。一般柱長(zhǎng)在2—250mm,柱越長(zhǎng),分離度越高,但柱壓更高,分離所需時(shí)間更長(zhǎng);但分離度與理論塔板數(shù)的平方根成正比,所以一昧增加柱長(zhǎng)并不是比較有效的分離手段,一般情況下,150mm、5um的填料可以提供足夠的塔板數(shù)。
粒徑,影響色譜分離度。粒徑越小,分離越快,柱效越高,但柱壓力越高,柱容易被污染,導(dǎo)致柱壽命降低。常見分析柱通常使用5um填料,復(fù)雜的多組分樣品分離一般使用3.5um粒徑,更大內(nèi)徑的制備色譜柱通常使用更大的粒徑。如果固定相選擇是正確,但是分離度不夠,那么選用更小的粒度的填料是很有用的。3.5um填料填充柱的柱效比相同條件下的5um填料的柱效提高近30%;然而,3.5um的色譜柱的背壓卻是5um的2倍,因此如何選擇填料粒徑需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況而定。
孔徑,60A,120A,300A等??讖叫?,則含孔率高,比表面積大,載碳量高;色譜柱填料孔徑大小需和分子大小相匹配,保證分子自由進(jìn)出填料孔并與孔內(nèi)表面的鍵合相進(jìn)行分離分配,通常要求孔徑直徑是分子直徑的3倍以上,一般小分子使用80—120A,大分子使用300A。
顆粒形狀,一般有球形和不規(guī)則形,當(dāng)使用黏度較大的流動(dòng)相時(shí),球形顆??梢越档椭鶋海娱L(zhǎng)色譜柱壽命。
苯乙烯—二乙烯基苯或聚甲基丙烯酸脂,化學(xué)穩(wěn)定,應(yīng)用pH范圍寬,具有更強(qiáng)的疏水性,對(duì)蛋白質(zhì)等樣品分離效果較好;但強(qiáng)度較小,有機(jī)溶劑可能導(dǎo)致聚合物溶脹而受損,批次重復(fù)性較差,商品化色譜柱不多,一般價(jià)格較貴。
載碳量:基質(zhì)表面鍵合相的比例,載碳量高,則保留增加,適合分析非極性化合物。
鍵合相:鍵合試劑不同,對(duì)化合物的選擇性不同,一般長(zhǎng)鏈的烷基鍵合相(C18 C8)比短鏈的(C4 C3)穩(wěn)定;非極性的鍵合相比極性的鍵合相(-NH2)穩(wěn)定。
封端:用短鏈將裸露的硅羥基鍵合后封閉起來,以減少殘留的硅醇基,減輕待測(cè)組分與酸性硅羥基反應(yīng)而引起的色譜峰拖尾現(xiàn)象。尤其對(duì)于極性樣品而言,未封端處理的色譜柱分離效果較差。
現(xiàn)在商品化的液相色譜柱琳瑯滿目,根據(jù)色譜柱的參數(shù)可以給我們提供一個(gè)初步的選擇,但由于各個(gè)儀器廠商的填料技術(shù)和鍵合技術(shù)都有差異,即使都是C18柱,同一品牌不同系列都有不同的功能,有能耐受低pH值的、有耐高溫的、有適合堿性樣品的等等。所以在選擇色譜柱前要好好研究色譜柱參數(shù),仔細(xì)閱讀色譜柱說明書,才能找到合適的色譜柱和適宜的分離方法。