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影響色譜柱壽命和其它問題的因素有很多 如何挑選購買色譜柱

時間:2020-08-28    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
  通常,一根色譜柱在分析數(shù)千個樣品之后性能仍然保持良好,但也有的柱僅分析不多的樣品后幾乎就報廢了。影響柱壽命和其它問題的因素很多,而有些因素是操作者很難控制的,如果被分析的樣品(如分析生物樣品),怎么凈化樣品也是臟的,好于色譜柱的影響是非常大的。然而采取下列措施后,在多數(shù)情況下總能夠人為地減少柱上故障,達到延長柱壽命的目的。1.加流路過濾器和保護柱流路過濾器緊靠進樣閥后面,位于分析柱前。0.5μm燒結(jié)不銹鋼片夾在死體積很小的套子中,擋住來源于樣品和進樣閥墊圈的微粒入柱。因為每個樣品都過濾既費事又帶來誤差,樣品量少過濾更困難,因此流路上裝過濾器是比較省事的辦法。也可以在流路加上保護柱,放在流路過濾器和分析柱之間,或者代替流路過濾器。保護柱的使命是收集阻塞柱進口的來自樣品的化學(xué)垃圾。這程垃圾最終隱藏低柱效能。保護柱應(yīng)該是小體積,用分析柱的同種填料填裝。保護柱使用得當(dāng),對分離無影響,好像未裝保護柱一樣。有些廠商的商品將保護柱都是用短柱、不超過3cm長,內(nèi)徑2~3mm,用較大粒度的填粒(15~20μm)干法填裝,會使分析柱的效能有所降低。2.避免高壓沖擊一般色譜柱都能經(jīng)得起高壓,但經(jīng)不起突然變化的高壓沖擊。引起高壓突然沖擊,主要是因樣品閥的緩慢轉(zhuǎn)動、泵起動快,柱切換操作等。等面已討論過,轉(zhuǎn)動六通進樣閥時從泵到柱的液流會瞬時切斷。在閥的泵側(cè)壓力升高,在閥的柱側(cè)壓力降低(變化超過20%)。閥轉(zhuǎn)到底后壓力突然沖擊一下恢復(fù)正常,手動進樣閥的變化不大,自動進樣閥比較慢,可能造成壓力沖擊,可用氦氣代替空氣驅(qū)動進樣閥。因氨壓縮系數(shù)小。另外泵起動不應(yīng)過快,可分步操作。如用3ml/min流速,先從1mL/min到2mL/min,然后再3ml/min,每個間隔應(yīng)大于20s。柱切換技術(shù)的應(yīng)用也很廣泛,切換過程中在色譜柱的入口處壓力在零到很大數(shù)字之間變化,會很快使柱報廢。3.分離條件多數(shù)色譜柱有很寬的試驗條件范圍,但具體應(yīng)用又受到限制,主要是pH值、柱溫和流動相的選擇。硅膠為基質(zhì)的鍵合相要求pH在2.5~7之間,極端pH的流動相能溶解硅膠,使鍵合相流失。結(jié)果非堿性組分峰變寬。如果一定要用高或低pH的流動相,可加預(yù)柱(飽和柱)。預(yù)柱裝在泵和進樣閥之間,用分析柱相同的填料填裝,或者用普通硅膠。硅膠飽和了流動相。減少了分析柱填料的損失。預(yù)柱不要求柱效高,用價格低的一般硅膠疏松地填裝,按期檢查硅膠的溶解情況。用預(yù)柱也有不利的影響。即新流動相難以平衡,保留時間不穩(wěn)定或穩(wěn)定慢。使用了預(yù)柱一定要加流路過濾器,以防止硅膠微粒引起的麻煩。以硅膠為基質(zhì)的柱和陰離子交換柱超過60℃后,會增加對流動相中化學(xué)物質(zhì)的吸附。在高溫下用小顆粒柱引起柱床塌陷,降低柱效,改變峰形。在4℃以上使用3μm柱,70℃以上使用5μm柱,會使N值降低50%。有些流動相中的溶劑不能用于某些柱,如小顆粒的聚苯乙烯填料不能用于非水的排阻色譜。另一方面,有些柱與某些溶劑(如四氫呋喃)一旦達到平衡,不要隨意改用其它溶劑。有關(guān)這些特殊填料,可以參見有關(guān)資料。水溶性流動相會引起微生物生長而造成阻塞柱。色譜柱應(yīng)存放在純有機溶劑或加了50%有機溶劑的水中。凝膠柱可存放在水溶性緩沖液中,同時加0.01%疊氮鈉以防止微生物的生長。

柱子可以分為:加壓,常壓,減壓。

壓力可以增加淋洗劑的流動速度,減少產(chǎn)品收集的時間,但是會減低柱子的塔板數(shù)。所以其他條件相同的時候,常壓柱是效率最高的,但是時間也最長,比如天然化合物的分離,一個柱子幾個月也是有的。

? 減壓柱能夠減少硅膠的使用量,感覺能夠節(jié)省一半甚至更多,但是由于大量的空氣通過硅膠會使溶劑揮發(fā)(有時在柱子外面有水汽凝結(jié)),以及有些比較易分解的東西可能得不到,而且還必須同時使用水泵抽氣(很大的噪音,而且時間長)。以前曾經(jīng)大量的過減壓柱,對它有比較深厚的感情,但是自從嘗試了加壓后,就幾乎再也沒動過減壓的念頭了。

? 加壓柱是一種比較好的方法,與常壓柱類似,只不過外加壓力使淋洗劑走的快些。壓力的提供可以是壓縮空氣,雙連球或者小氣泵(給魚缸供氣的就行)。特別是在容易分解的樣品的分離中適用。壓力不可過大,不然溶劑走的太快就會減低分離效果。個人覺得加壓柱在普通的有機化合物的分離中是比較適用的。

? 關(guān)于柱子的尺寸,應(yīng)該是粗長的可以。柱子長了,相應(yīng)的塔板數(shù)就高。柱子粗了,上樣后樣品的原點就?。ǚ从吃谥由暇褪菢悠穼颖容^?。?,這樣相對的減小了分離的難度。試想如果柱子十厘米,而樣品就有二厘米,那么分離的難度可想而知,恐怕要用很低極性的溶劑慢慢沖了。而如果樣品層只有0.5厘米,那么各組分就比較容易得到完全分離了。當(dāng)然采用粗大的柱子要犧牲比較多的硅膠和溶劑了,不過這些成本相對于產(chǎn)品來說也許就不算什么了(有些不環(huán)保的說,不過溶劑回收重蒸后也就減小了部分浪費)。現(xiàn)在見到的柱子徑高比一般在1:5~10,書中寫硅膠量是樣品量的30~40倍,具體的選擇要具體分析。如果所需組分和雜質(zhì)分的比較開(是指在所需組分rf在0.2~0.4,雜質(zhì)相差0.1以上),就可以少用硅膠,用小柱子(例如200毫克的樣品,用2cm×20cm的柱子);如果相差不到0.1,就要加大柱子,我覺得可以增加柱子的直徑,比如用3cm的,也可以減小淋洗劑的極性等等。

? 關(guān)于無水無氧柱,適用于對氧,水敏感,易分解的產(chǎn)品。可以濕柱,也可以干柱。不過在樣品之前至少要用溶劑把柱子飽和一次,因為溶劑和硅膠飽和時放出的熱量有可能是產(chǎn)品分解,畢竟要分離的是敏感的東東,小心不為過。也是因為分離的東西比較敏感,所以接收瓶一定要用可密封的,遵循schlenk操作。至于是加壓、常壓、減壓,隨需而定。因為是schlenk操作,所以點板是個問題,如果樣品是顯色的,恭喜了,不用點板,直接看柱子上的色帶就行了。如果樣品無色,只好準(zhǔn)備幾十個schlenk瓶,一瓶一瓶的點,不過幾次之后就知道樣品在哪,也就可以省些了。像我以前過一根無水無氧柱,需要六個schlenk,現(xiàn)在只一個就能把所要的全收集到。無水無氧柱中用的比較多的是用氧化鋁作固定相。因為硅膠中有大量的羥基裸露在外,很容易是樣品分解,特別是金屬有機化合物和含磷化合物。而氧化鋁可以做成堿性、中性和酸性的,選擇余地比較大,但是比硅膠要貴些。聽說有個方法,就是用石英做柱子,然后用HF254做固定相,這樣在柱子外面用紫外燈一照就知道產(chǎn)品在哪里了,沒有驗證過。

? 關(guān)于濕法、干法上樣。濕法省事,一般用淋洗劑溶解樣品,也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等,但溶劑越少越好,不然溶劑就成了淋洗劑了。很多樣品在上柱前是粘乎乎的,一般沒關(guān)系??墒怯械纳蠘雍笤诠枘z上又會析出,這一般都是比較大量的樣品才會出現(xiàn),是因為硅膠對樣品的吸附飽和,而樣品本身又是比較好的固體才會發(fā)生,這就應(yīng)該先重結(jié)晶,得到大部分的產(chǎn)品后再柱分,如果不能重結(jié)晶那就不管它了,直接過就是了,樣品隨著淋洗劑流動會溶解的。有些樣品溶解性差,能溶解的溶劑又不能上柱(比如DMF,DMSO等,會隨著溶劑一起走,顯色是一個很長的脫尾),這時就必須用干法上柱了。

? 樣品和硅膠的量有一種說法是,我覺得是越少越好,但是要保證在旋干后,不能看到明顯的固體顆粒(那說明有的樣品沒有吸附在硅膠上)。溶劑的選擇。當(dāng)然是較為便宜,最安全,最環(huán)保的了。所以大多選用石油醚,乙酸乙酯。文獻中有寫用正己烷的,太貴了,除非特別需要不要用不然銀子嘩嘩的,流的比淋洗劑還快,不過因為極性很小,有時還是非它不可。乙醚也可以用,但是就是容易睡覺,注意保持清醒別讓溶劑流干了,那樣柱子也就不爽了。二氯甲烷也有用的,但是要知道,它和硅膠的吸附是一個放熱過程,所以夏天的時候經(jīng)常會在柱子里產(chǎn)生氣泡,天氣冷的時候會好一些。甲醇,據(jù)說能溶解部分的硅膠,所以產(chǎn)品如果想過元素分析的話要留神,應(yīng)該經(jīng)過后繼處理,比如說重結(jié)晶等。其他的溶劑用的相對較少,要依個人的不同需要選擇了。由于某些原因,用到的淋洗劑多是大包裝的(便宜嘛),我們這里是用10升或25升的塑料桶裝的,就要注意這些工業(yè)品的純度是較低的。經(jīng)常能夠從送來的大桶底部看見有色的雜質(zhì),其他的雜質(zhì)就可想而知了,所以在比較嚴格的柱分時就要對溶劑重蒸。當(dāng)然過原料時就可以免去這一步了,反正下面還有提純的方法。另外溶劑在過柱子后可以也回收使用,一方面環(huán)保,另一方面也能節(jié)省部分經(jīng)費,缺點是要消耗一定的人工。這里要注意的是,一般在過柱同時進行的是減壓旋蒸,石油醚和乙酸乙酯的比例由于揮發(fā)度的不同會導(dǎo)致極性的變化,一般會使得極性變大,在梯度淋洗時比較合適,正好極性越來越大了。在過完柱子后,溶劑最后回收要采用常壓,因為在減壓旋蒸時會有部分低沸點的雜質(zhì)一起出來,常壓時就會減少這種現(xiàn)象,如果雜質(zhì)和你下面要過的樣品有反應(yīng)那就慘了。

關(guān)于操作問題。

1 裝柱。
? 柱子下面的活塞一定不要涂潤滑劑,會被淋洗劑帶到產(chǎn)品中的,可以采用四氟節(jié)門的。干法和濕法裝柱覺得沒什么區(qū)別,只要能把柱子裝實就行。裝完的柱子應(yīng)該要適度的緊密(太密了淋洗劑走的太慢),一定要均勻(不然樣品就會從一側(cè)斜著下來)。書中寫的都是不能見到氣泡,我覺得在大多數(shù)情況下有些小氣泡沒太大的影響,一加壓氣泡就全下來了。當(dāng)然如果你裝的柱子總是有氣泡就說明需要多練習(xí)了。但是柱子更忌諱的是開裂,甭管豎的還是橫的,都會影響分離效果,甚至作廢!

2 加樣。
用少量的溶劑溶樣品加樣,加完后將下面的活塞打開,待溶劑層下降至石英砂面時,再加少量的低極性溶劑,然后再打開活塞,如此兩三次,一般石英砂就基本是白色的了。加入淋洗劑,一開始不要加壓,等溶樣品的溶劑和樣品層有一段距離(2~4cm就夠了),再加壓,這樣避免了溶劑(如二氯甲烷等)夾帶樣品快速下行。

3 淋洗劑的選擇。
? 感覺上要使所需點在rf0.2~0.3左右的比較好。不要認為在板上爬高了分的比較開,過柱子就用那種極性,如果rf在0.6,即使相差0.2也不容易在柱子上分開,因為柱子是一個多次爬板的狀態(tài),可以通過公式的比較:0.6/0.8一次的分離度,肯定不如(0.2/0.3)的三次方或四次方大。

4 樣品的收集。
? 用硅膠作固定相過柱子的原理是一個吸附與解吸的平衡。所以如果樣品與硅膠的吸附比較強的話,就不容易流出。這樣就會發(fā)生,后面的點先出,而前面的點后出。這時可以采用氧化鋁作固定相。另外,收集的試管大小要以樣品量而定,特別是小量樣品,如果用大試管,可能一根就收到了三個樣品,wuwu。如果都用小試管那工作量又太大。

5 最后的處理。
柱分后的產(chǎn)品,由于使用了大量的溶劑,其中的雜質(zhì)也會累積到產(chǎn)品中,所以如果想送分析,可以用少量的溶劑洗滌一下,因為大部分的雜質(zhì)是溶在溶劑里的,一洗基本就沒了,必要時進行重結(jié)晶。
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色譜柱對分析條件的要求

  色譜柱柱長:一般講,柱管增長,可改善分離能力,短則組分流出的快些;色譜柱柱內(nèi)徑小分離效果好,柱內(nèi)徑大處理量大,但柱內(nèi)徑過大,將導(dǎo)致?lián)w不能均勻地分布在色譜柱中。分析用柱管一般內(nèi)徑為3-6毫米。

  柱溫:是一個重要的操作變數(shù),直接影響分離效能和分析速度。選擇柱溫的根據(jù)是混合物的沸點范圍,固定液的配比和鑒定器的靈敏度。提高柱溫可縮短分析時間;降低柱溫可使色譜柱選擇性增大,有利于組分的分離和色譜柱穩(wěn)定性提高,柱壽命延長。一般采用等于或高于數(shù)十度于樣品的平均沸點的柱溫為較合適,對易揮發(fā)樣用低柱溫,不易揮發(fā)的樣品采用高柱溫。

  載氣流速:載氣流速是決定色譜分離的重要原因之一。一般講流速高色譜峰狹,反之則寬些,但流速過高或過低對分離都有不利的影響。流速要求要平穩(wěn),常用的流速范圍每分鐘在10-100亳升之間。

  固定相:固定相是由固體吸附劑或涂有固定液的擔(dān)體構(gòu)成。

 ?。?)固體吸附劑或擔(dān)體粗細:一般采用40-60目、60-80目、80-100目。當(dāng)用同等長度的柱子,顆粒細的分離效率就要比粗的好些。

  (2)固定液含量:固定液含量對分離效率的影響很大,它與擔(dān)體的重量比一般用15%-25%。比例過大有損于分離,比例過小會使色譜峰拖尾。

  進樣:一般講進樣快,進樣量小,進樣溫度高其分離效果好。對進液體樣,速度要快,汽化溫度要高于樣品中高沸點組分的沸點值,一次汽化,保證色譜峰形不致展寬、使柱效高。當(dāng)進樣量在一定限度時,色譜峰的半峰寬是不變的。若進樣量過多就會造成色譜柱超載。一般講柱長增加四倍,樣品的許可量增加一倍。對于常規(guī)分析,液體進樣量為1-20微升;氣體進樣量為0.1-5毫升。

標(biāo)簽: 色譜柱 色譜柱 色譜柱對分析條件的要求_色譜柱

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