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影响到色谱柱的性能的因素及操作规程

时间:2020-04-16    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

影响到色谱柱的性能的因素

  色谱柱是指装填有固定相用以分离混合组分的柱管。由柱管、压帽、卡套(密封环)、筛板(滤片)、接头、螺丝等组成。在使用过程中,会有一些因素影响到色谱柱的性能,下面简单介绍五种常见的影响因素。

  1.色谱柱断裂

  熔融石英色谱柱的聚酰亚胺涂层如有少许破裂它就会断裂。聚酰亚胺涂层可保护易碎的熔融石英管线。柱温箱持续的加热或冷却、柱温箱风扇的震动以及把色谱柱绕在圆形柱架上均会对管线造成压力。最后在薄弱处发生断裂。通过轻划或磨损聚酰亚胺涂层会造成出现薄弱处。通常锋利的尖或边划管线时会造成划痕。直径较大的色谱柱更容易断裂。也就是说在处理.45-0.53 mm 内径的管线时要比处理0.18-0.32 mm 内径的管线更加谨慎以防断裂。已断裂的色谱柱并非不能用。如果已断裂的色谱柱保持在高温下连续运行或运行多个温度程序,则将十分容易损坏。已断裂色谱柱的后半段暴露在高温的氧中会迅速损坏固定相。而色谱柱的前半段因有载气通过仍会保持完好。如果已断裂的色谱柱未经加热而是仅在高温或含氧的环境下暴露很短时间,则后半段将不会受到任何严重损坏。可以通过安装接头来接上已断裂的色谱柱。

  2.热损坏

  超出色谱柱的温度上限会造成固定相和管表面的加速损坏。这样会造成色谱柱的过分流失,活性组分形成拖尾,以及/或降低柱效(分离度)。幸好热损坏是一个很慢的过程,因此,在色谱柱严重损坏之前还有一段很长的时间可在高于温度极限的条件下使用。当有氧存在时会大大加速热损坏。对有泄漏或载气中氧含量较高的色谱柱进行过度加热可快速并永久地损坏该柱。将GC 的柱温箱温度设定为色谱柱温度极限或稍高于该温度极限是防止热损坏的较佳方法。这样可避免色谱柱意外的过热。即使色谱柱受到热损坏,仍然可使用。把色谱柱从检测器上卸下来。在色谱柱的恒温温度极限下,将其加热8-16 小时。把色谱柱接到检测器的一端截去10-15 cm。按正常情况安装色谱柱并进行老化。色谱柱将不能恢复到原来的性能,但仍可使用。在热损坏之后色谱柱的寿命会缩短。

  3.氧损坏

  氧是许多毛细管GC 柱的大敌。在室温或近于室温的温度下,不会损坏色谱柱,但随柱温的升高色谱柱将被严重损坏。通常,对于极性固定相,在较低的温度和氧浓度条件下,就可发生严重损坏。长时间暴露在氧气中会出现氧损坏的问题。短时间暴露在氧中(如注射空气或快速取下隔垫螺母)不会有什么问题。

  载气流路(例如气路、接头、进样器)中的泄漏往往是暴露在氧中的源头。随着色谱柱的加热,会很快地损坏固定相。这样会造成色谱柱的过度流失,活性组分形成拖尾,以及/或降低柱效(分离度)。其征兆与热损坏相似。不幸的是发现氧损坏之时色谱柱已经受到严重的破坏,在不太严重的情况下,色谱柱仍可使用,但性能有所下降。在严重的情况下,色谱柱将完全不能使用。

  让系统避免和氧接触和避免泄漏是不受到氧损坏较为有效的方法。良好的维护GC 系统包括定期检查气路和压力表的泄漏、定期更换隔垫、使用高质量的载气、安装和更换氧捕集阱、在气体钢瓶完全用完之前就更换。

  4.化学损坏

  有相当少的化合物能损坏固定相。不挥发性化合物(高分子量或高沸点)进入色谱柱通常会降低色谱柱的性能,但不会损坏固定相。使用溶剂冲洗色谱柱通常可消除残留并恢复色谱柱的性能。要避免进入色谱柱的主要化合物是无机酸和碱。酸类包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸 等。碱类包括氢氧化钾、氢氧化钠 和氢氧化铵。大多数这些酸和碱不易挥发,会积聚在色谱柱前端。如果不清除它们,将会损坏固定相。这样会造成色谱柱的过分流失,活性组分形成拖尾,以及/或降低柱效(分离度)。其征兆和热损坏及氧损坏相似。盐酸和氢氧化铵是这一类化合物中危害最小的。这两种物质易溶于样品中的水。如果水不停留或几乎不停留在色谱柱中,HCl 和NH4OH 在色谱柱中停留的时间就会很短。这就消除或降低了这些化合物所造成损坏的可能性。因此,如果样品中含有HCl 或NH4OH,使用不保留水的环境或色谱柱,即可相对减小这些化合物对色谱柱的危害。只有全氟酸是可以损坏固定相的有机化合物。这些示例包括三、五氟丙酸和七氟丁酸。它们需在高浓度(例如1% 或更高)时才有破坏作用。大多数问题发生在不分流进样或大口径直接进样的过程中,其中大量的样品会沉积在色谱柱前端。由于化学损坏多发于色谱柱的前端,因此把色谱柱的前端修整或切割掉1/2-1 米通常可以消除所有色谱方面的故障。在更为严重的情况下,可能需要切割掉5 米或更长的一段。使用保护柱或保留间隙柱会将对色谱柱的损坏降至最小,但是,需要经常修整保护柱。酸或碱常常会破坏熔融石英管线的脱活表面,从而引起活性化合物的峰形变坏。

  5.色谱柱被污染

  在毛细管GC 中色谱柱被污染是很普遍的问题。通常,受污染的色谱柱虽然没有损坏,但却不能再使用。有两种基本的污染物:不挥发性污染物和半挥发性污染物。不挥发性污染物或残留物不会洗脱出来,而会积聚在色谱柱内。这样色谱柱即成为涂渍了残留物的色谱柱,因而影响了溶质在溶入固定相和洗出固定相的正确分配。而且残留物还会与活性溶质相互作用,从而引起峰的吸附问题(例如拖尾峰或峰面积减少)。活性溶质是指含有羟基(-OH) 或氨基(-NH) 以及某些硫醇基(-SH) 和醛的物质。积聚在色谱柱内的半挥发性污染物或残留物,最终会被洗脱出去。但需要几个小时甚至几天才完全从色谱柱中洗脱。与不挥发性残留物一样,它们也会引起峰形和峰面积出现问题,此外,通常还会引起很多基线问题(不稳定、偏离、漂移、鬼峰等)。

  最大限度地减少半挥发性和不挥发性样品残留是减少污染问题的较佳方法。然而是否存在污染物以及存在哪些污染物通常是不为人知的。严格和彻底的净化样品是防止出现污染问题的较佳方法。使用保护柱或保留间隙柱通常可以减轻色谱柱污染所引发问题的严重程度或推迟这些问题的出现。如果色谱柱已被污染,则较佳方法是使用溶剂冲洗色谱柱以去除污染物。

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色谱柱使用寿命的因素

  1、流动相

  在以水溶液为流动相时,水溶液中的微生物例如细菌容易生长,当用水溶液或有机酸缓冲液保护柱子时,一些霉菌可能在色谱柱中滋生,堵塞固定相颗粒间的空隙。由于湿法填充技术的问世,目前普遍使用的色谱柱填料直径一般都小于10um,流动相中的颗粒杂质很容易先沉积在柱头然后慢慢堵塞柱子。流动相的pH值对色谱柱也有影响,特别是对化学键合硅胶填料,水溶液的pH最适范围在2~7.5之间,当pH>8时,硅胶会释出生成絮状物堵塞柱子,且难以复原,柱效很快降低,甚至完全失效。当在缓冲液中加入有机溶剂例如甲醇或乙腈时,盐类的溶解度下降,会析出盐沉淀,堵塞柱子。同时流动相中的有机溶剂和盐会腐蚀色谱柱头的筛板,产生柱头凹陷。流动相的极性对柱子也有一定影响,对于硅胶柱,甲醇、水、冰乙酸等极性较大物质会破坏填料,反之,对于化学键合硅胶,极性小的物质如正丁醇、二氯甲烷等也起同样的作用。碱性溶液会破坏阳离子交换树脂色谱柱,而酸性溶液容易损坏阴离子交换树脂柱。

  2、样品和固定相

  如果有少量或微量的样品不能够溶解在流动相中,在通过固定相会堵塞柱子。样品中的颗粒杂质也会堵塞柱子。样品组分例如糖、蛋白质等通过柱子时会产生不可逆吸附,这样固定相的活性点被覆盖。样品组分还会与固定相产生反应,尤其是对于氨基柱的影响较为严重,因为氨基易与酐、酮形成希夫(Schiff)缩合而减少活性点,使保留时间缩短。色谱柱键合相基团脱落、固定相分解和活性基团变性以及会影响柱效和保留时间的显著改变。大多数键合相都是通过硅氧硅键(Si-O-Si)连接在硅基质上,形成带有有机基团的固定相Si-O-Si-R(R为CnH2n+1),硅氧硅键可能在水溶液中水解而断裂,使键合基团脱落。


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色谱柱种类介绍

  色谱柱色谱仪器中重要组成部分之一,它是分离不可缺少的一部分。因此不同的样品分类,用到不同的色谱柱。

  色谱柱可简单分为以下几类:

  a、根据分离方式分为:

  (1)正相色谱柱:SIL--磷脂、NH--糖、维生素E,CN--甾类激素。

  (2)反相色谱柱:ODS(C18)、(C8CNTMSPheny1)低分子量化合物。

  (3)离子交换色谱柱等。

  b、根据所有的担体材料分为三种:

  (1)硅胶型:机械强度高,易制成小颗粒,理论塔板数高。

  (2)聚合物型:在广泛的PH值范围内稳定。

  (3)羟基磷灰石型:对蛋白质等生物高分子样品有特殊的选择性。


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