色谱柱的利用寿命,除了与所分析的样品和流动相及利用频率有关系外,主要的是与日常的委会密切相关。为延长色谱柱的利用寿命,维护您的利益,请仔细阅读此部分。 色谱柱的利用寿命主要是分局柱效和柱压两个指标来衡量,假设一支色谱柱柱效太低或柱压太高,通常被认为该色谱柱已经结束。因此,延长色谱柱利用寿命的关键是,消除引起柱效下降和柱压升高的因素。
以下是色谱柱的日常维护点子:
1.流动相的PH应在利用的范围内反相色谱柱由于填料中存在Si-C和Si-O键,流动相超过其PH范围将会导致硅胶基质流失和键合相碳链断裂,使柱效下降,利用寿命变短。由于流动相的PH 控制欠妥而对色谱柱造成的损害,通常很难是色谱柱恢复,因此必须认真对待,严格控制流动相的PH值。
2.去除样品和流动相中的固体颗粒 样品和流动相中含有的固体颗粒物质会堵塞色谱柱筛板,筛板被堵住不仅会引起柱压的升高,而且也会引起柱效下降,因为筛板的堵塞会引起液流不均,导致色谱峰型拖尾、变宽,从而使柱效下降。因此,建议利用超纯水和色谱纯试剂,在分析样品前对样品进行针筒过滤,流动相过0.45μm滤膜。
3.利用维护柱或在线过滤器 样品和流动相经过滤后并不能完全消除固体颗粒物质,因为泵的磨损、密封圈和管路的老化也会产生固体颗粒物质,这些固体颗粒被流动相带入色谱柱,堵塞筛板,导致柱压升高、柱效下降。维护柱和在线过滤器上都有筛板,其孔径与色谱柱孔径相同,因此能够阻止固体颗粒物质到达色谱柱,有效防止色谱柱筛板的堵塞。由于柱压升高在分析故障中占很大比例,因此,除对样品和流动相进行过滤外,建议您在色谱柱进样端加上维护柱或在线过滤器。 假设确认色谱柱柱压升高是由于进样端筛板被堵引起的,可选择以下方式进行补救:
先在色谱柱前加上维护柱或在线过滤器,然后用甲醇、水=20/80ml/min反向冲色谱柱180min。
先在色谱柱进样端加上维护柱或在线过滤器,然后反向利用。
色谱柱参数
物理性质
柱长,内径,如250*4.6mm。一般柱长在2—250mm,柱越长,分离度越高,但柱压更高,分离所需时间更长;但分离度与理论塔板数的平方根成正比,所以一昧增加柱长并不是较为有效的分离手段,一般情况下,150mm、5um的填料可以提供足够的塔板数。
粒径,影响色谱分离度。粒径越小,分离越快,柱效越高,但柱压力越高,柱容易被污染,导致柱寿命降低。常见分析柱通常使用5um填料,复杂的多组分样品分离一般使用3.5um粒径,更大内径的制备色谱柱通常使用更大的粒径。如果固定相选择是正确,但是分离度不够,那么选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条件下的5um填料的柱效提高近30%;然而,3.5um的色谱柱的背压却是5um的2倍,因此如何选择填料粒径需要根据现实情况而定。
孔径,60A,120A,300A等。孔径小,则含孔率高,比表面积大,载碳量高;色谱柱填料孔径大小需和分子大小相匹配,保证分子自由进出填料孔并与孔内表面的键合相进行分离分配,通常要求孔径直径是分子直径的3倍以上,一般小分子使用80—120A,大分子使用300A。
颗粒形状,一般有球形和不规则形,当使用黏度较大的流动相时,球形颗粒可以降低柱压,延长色谱柱寿命。
苯乙烯—二乙烯基苯或聚甲基丙烯酸脂,化学稳定,应用pH范围宽,具有更强的疏水性,对蛋白质等样品分离效果较好;但强度较小,有机溶剂可能导致聚合物溶胀而受损,批次重复性较差,商品化色谱柱不多,一般价格较贵。
载碳量:基质表面键合相的比例,载碳量高,则保留增加,适合分析非极性化合物。
键合相:键合试剂不同,对化合物的选择性不同,一般长链的烷基键合相(C18 C8)比短链的(C4 C3)稳定;非极性的键合相比极性的键合相(-NH2)稳定。
封端:用短链将裸露的硅羟基键合后封闭起来,以减少残留的硅醇基,减轻待测组分与酸性硅羟基反应而引起的色谱峰拖尾现象。尤其对于极性样品而言,未封端处理的色谱柱分离效果较差。
现在商品化的液相色谱柱琳琅满目,根据色谱柱的参数可以给我们提供一个初步的选择,但由于各个仪器厂商的填料技术和键合技术都有差异,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、有耐高温的、有适合碱性样品的等等。所以在选择色谱柱前要好好研究色谱柱参数,仔细阅读色谱柱说明书,才能找到合适的色谱柱和适宜的分离方法。
液相色谱仪由高压液体泵分离系统、检测器及液相色谱柱(含柱温控制系统)等三部分组成。其中液相色谱柱的正确使用,是液相色谱工作的关键,也是采用液相色谱方法获得准确实验数据的必由之路。
一套无论多么完美的液相色谱仪,如果得不到优质的色谱柱支持,也只能成为一台液体输送泵而已,毫无价值可言。反之,一根无论多么好的色谱柱,如果得不到完美的液相色谱仪的控制,其作用与价值也会大打折扣。所以,液相色谱仪的性能决定了液相色谱的技术控制性能和数据采集与处理性能;液相色谱柱的性能直接关系到分离分析的准确性与适用性,必须达到很高的性能才能为科学实验提供强有力的数据支持。二者必然相互影响相互促进。
液相色谱柱的结构及主要功能:
液相色谱柱由柱管、压帽、卡套(密封环)、筛板(滤片)、接头、螺丝(封头)与柱填料等组成。
柱管:多用不锈钢制成,若果使用时柱压不高于70kg/cm2时,也可采用厚壁玻璃或石英管,管内壁要求有很高的光洁度。用于柱填料的装填。
压帽:即色谱柱两端套合于柱管端外壁的塑性圆柱帽,中部有小孔,多为聚四氟乙烯制成,用于固定筛板。
密封环:位于接头螺旋环内壁的弹性环,多为聚四氟乙烯制成,用于色谱柱两端压帽与柱外壁的密封。
筛板:位于色谱柱两端紧贴柱管端的筛网状薄片,由烧结不锈钢或钛合金制成,孔径取决于填料粒度,一般为0.2~20&um(5~10&um)。用于防止填料从柱管内漏出。
接头:柱两端连接流动相与柱管的中空环套,由不锈钢制成。用于柱管路联通与柱端高压固定。
封头:柱两端的密封螺丝,用于保存色谱柱时封头。
柱填料:装填于柱管内的固定相担体,其直接决定了色谱柱的类型与用途,是色谱柱的核心。多为无定形或球形硅胶基质,也有环糊精、活性炭、聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚甲基丙酸酯、氧化铝等基质。用于色谱分离。
在气相色谱仪分析工作中,色谱柱是一个很昂贵的耗材,价格几千或是上万。一根气相色谱柱使用的次数越多,时间越久,其摊分到单词检测上的成本就越低,因此了解影响色谱柱寿命的因素,采取措施延长色谱柱的使用寿命具有重要的意义。那么影响色谱柱寿命的主要因素有哪些?
影响色谱柱使用寿命的主要因素如下:
1、色谱柱破损
石英毛细管柱的聚酰亚胺层,如有少许破损就很嫩再保护脆弱的石英毛细管。当柱箱连续加热和冷却、柱箱风扇的振动和柱架等都会对毛细管造成应力,最终在色谱柱有弱点处破裂。
2、热损伤
超过色谱柱温度上限,会造成色谱柱固定相和管表面加速损坏,色谱柱的过量流失会使活性组分拖尾,降低柱效。一般热损坏是一个很慢的过程,但有氧存在时,会大大加速热损坏。
3、氧损伤
氧是毛细管柱的大敌,在接近室温下,不会对色谱柱有太大损害,柱温升高时会严重损坏色谱柱。
4、化学损伤
有少数化合物会使固定相遭到破坏,不挥发性化合物进入色谱柱常常会降低色谱柱的性能,但是不会破坏固定相,有条件时这些沉积的残留物可以用溶剂冲洗,能恢复色谱柱的性能。
5、污染
气相色谱中,毛细管柱被污染是很普遍的问题,不幸的是,它和各种各样常见的故障想死,常常被错误地判断为其它的故障,虽然被污染了的色谱柱并没有损坏,但是已经失去了效能。