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。
色譜柱可分為填充柱和開管柱兩大類。多為金屬或玻璃制作。有直管形、盤管形、U形管等形狀。液相色譜通常均采用填充柱。
色譜柱構(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70kg/cm2時,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:
?、俪R?guī)分析柱(常量柱),內(nèi)徑2~5mm(常用4.6mm,國內(nèi)有4mm和5mm),柱長10~30cm;
?、谡瓘街╪arrowbore,又稱細(xì)管徑柱、半微柱semi-microcolumn),內(nèi)徑1~2mm,柱長10~20cm;
?、勖?xì)管柱(又稱微柱microcolumn),內(nèi)徑0.2~0.5mm;
④半制備柱,內(nèi)徑>5mm;
?、輰嶒炇抑苽渲?,內(nèi)徑20~40mm,柱長10~30cm;
?、奚a(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、填料粒徑和折合流速來確定,目的是為了避免管壁效應(yīng)。
色譜柱的分離效果取決于所選擇的固定相,以及色譜柱的制備和操作條件。
色譜是一種分離分析手段,分離是核心,因此擔(dān)負(fù)分離作用的色譜柱是色譜系統(tǒng)的心臟。對色譜柱的要求是柱效高、選擇性好,分析速度快等。市售的用于HPLC的各種微粒填料如多孔硅膠以及以硅膠為基質(zhì)的鍵合相、氧化鋁、有機聚合物微球(包括離子交換樹脂)、多孔碳等,其粒度一般為3,5,7,10μm等,柱效理論值可達(dá)5~16萬/米。對于一般的分析只需5000塔板數(shù)的柱效;對于同系物分析,只要500即可;對于較難分離物質(zhì)對則可采用高達(dá)2萬的柱子,因此一般10~30cm左右的柱長就能滿足復(fù)雜混合物分析的需要。
柱效受柱內(nèi)外因素影響,為使色譜柱達(dá)到很好的效率,除柱外死體積要小外,還要有合理的柱結(jié)構(gòu)(盡可能減少填充床以外的死體積)及裝填技術(shù)。即使最好的裝填技術(shù),在柱中心部位和沿管壁部位的填充情況總是不一樣的,靠近管壁的部位比較疏松,易產(chǎn)生溝流,流速較快,影響沖洗劑的流形,使譜帶加寬,這就是管壁效應(yīng)。這種管壁區(qū)大約是從管壁向內(nèi)算起30倍粒徑的厚度。在一般的液相色譜系統(tǒng)中,柱外效應(yīng)對柱效的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管壁效應(yīng)。
色譜柱安裝操作:
1、首先應(yīng)確認(rèn)柱和儀器的接頭以及管路是否匹配。為減少死體積,進(jìn)樣閥、柱子、檢測器之間的連接管路內(nèi)徑盡可能使用內(nèi)徑較小的管線,同時控制進(jìn)樣器、色譜柱和檢測器之間連接管線的長度。安裝色譜柱之前,確認(rèn)流路系統(tǒng)中的溶劑是否正常。對分析較復(fù)雜的樣品建議安裝保護(hù)柱。
2、為了使色譜柱與儀器系統(tǒng)達(dá)很好的連接效果,應(yīng)盡量使用與色譜柱接口相匹配的螺帽和錐形接頭,如原來的接頭長期匹配其他類型的色譜柱,建議在連接新色譜柱前應(yīng)檢查匹配情況,避免造成色譜柱的損壞或因色譜柱不匹配造成的漏液。
3、使用PEEK材料的通用接頭,只需用手?jǐn)Q緊不需要特定扳手,使用壓力為5000psi;使用溫度不得超過100℃。
流動相
1、在進(jìn)行樣品檢測前,至少使用20倍柱體積流動相使色譜柱充分平衡。流動相一定要使用色譜級別的溶劑。如使用水相的緩沖液應(yīng)當(dāng)天配制以保持新鮮避免細(xì)菌產(chǎn)生。
2、流動相使用前需用微孔濾膜過濾,消除流動相中顆粒對色譜系統(tǒng)和色譜柱的損壞。緩沖液與其他流動相混合后應(yīng)重新過濾避免溶解度變化造成產(chǎn)生新的沉淀。不應(yīng)使用純水作為流動相沖洗C18色譜柱,以免柱性能損壞(添加5%的有機溶劑沖洗色譜柱,同時可以達(dá)到對緩沖鹽清洗的作用。還可以使色譜柱更容易平衡)。
3、流動相需脫氣后使用,可避免因氣泡導(dǎo)致的泵和檢測器的工作不正常。如果測試時使用的流動相與色譜柱保存使用的流動相有較大區(qū)別,應(yīng)該使用過度分布的形式進(jìn)行平衡。避免由于流動相的突然變化造成柱壓增加過大或流動相緩沖鹽結(jié)晶造成對色譜柱和儀器系統(tǒng)的損壞。正相色譜柱比反相色譜柱需要更長的平衡時間。
樣品制備
1、樣品應(yīng)當(dāng)盡可能溶解在能與流動相相互溶的溶劑中。除特殊指明外,如使用強溶劑溶解樣品柱子的分辨率將可能降低。
2、樣品溶液在進(jìn)樣前應(yīng)使用針頭式過濾器對樣品預(yù)先過濾。頻繁改變流動相組成,會加速降低柱效。
3、色譜柱由高壓勻漿法裝填,能承受較高壓力。為獲得很好的分離效果,使用時請不要超過200kgf,而且避免壓力突然上升或變化,否則會造成硅膠填料的破壞,減少色譜柱的使用壽命。除特殊要求外操作溫度不要超過60℃。
保存操作
1、如果流動相含有酸或無機鹽,應(yīng)當(dāng)先用去離子水(20倍柱體積)沖洗干凈。然后用用100%乙腈或甲醇保存色譜柱。然后用柱子的接頭密封,并放在穩(wěn)定的環(huán)境中存放。
2、應(yīng)避免色譜柱受到直接的機械沖擊或摔落,避免造成色譜柱性能的降低。
色譜柱的再生
用相當(dāng)于20倍柱體積的溶劑按下列順序沖洗柱子,建議按柱子的箭頭方向沖洗,盡可能不反沖。沖洗時使用的的參考溶劑順序是水、甲醇、氯仿、異丙醇。