气相色谱柱的工作原理
色谱柱利用色谱柱先将混合物分离,然后利用检测器依次检测已分离出来的组分。色谱柱的直径为数毫米,其中填充有固体吸附剂或液体溶剂,所填充的吸附剂或溶剂称为固定相。与固定相相对应的还有一个流动相。流动相是一种与样品和固定相都不发生反应的气体,一般为氮或氢气。 待分析的样品在色谱柱顶端注入流动相,流动相带着样品进入色谱柱,故流动相又称为载气。载气在分析过程中是连续地以一定流速流过色谱柱的;而样品则只是一次一次地注入,每注入一次得到一次分析结果。 样品在色谱柱中得以分离是基于热力学性质的差异。固定相与样品中的各组分具有不同的亲合力(对气固色谱仪是吸附力不同,对气液分配色谱仪是溶解度不同)。当载气带着样品连续地通过色谱柱时,亲合力大的组分在色谱柱中移动速度慢,因为亲合力大意味着固定相拉住它的力量大。亲合力小的则移动快。
检测器对每个组分所给出的信号,在记录仪上表现为一个个的峰,称为色谱峰。色谱峰上的极大值是定性分析的依据,而色谱峰所包罗的面积则取决于对应组分的含量,故峰面积是定量分析的依据。一个混合物样品注入后,由记录仪记录得到的曲线,称为色谱图。分析色谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。
色谱柱的安装:
1)将液相色谱装置中的流动相完全置换后再连接色谱柱,并完全排出流路内的空气。
装置内的液体和所使用的流动相不能相溶的情况下,使用双方都能相溶的液体做过渡。比如从水置换到氯仿的情况,就需要使用丙酮做过渡,才能完全置换。
将盐溶液置换成有机溶剂的时候,需要通过纯水、丙酮的顺序来进行置换。相反,从有机溶剂转换成盐溶液的情况下,需要通过丙酮、纯水的顺序置换。
不仅仅是泵,流动相流动的所有流路都必须进行置换。例如,注入样品的情况,软管内的液体也需要置换。另外,如果使用压力计等别的软管的情况,取下来的管子也必须由流动相洗净后才能继续使用。
2)色谱柱保存方法不对或者长期不使用的情况下,色谱柱的出入口可能会有空气残留。这种情况下,必须先把空气完全排出后才连接到装置中。
避免快速加热,加热温度不要超过色谱柱的最高负荷温度。
把柱子入口侧的螺栓打开,然后加温(一般加温到手心感到温暖的程度就足够了),等液体满出来以后接到装置上。然后,打开出口处的螺栓,用泵送液,等确认出口处有液体流出后,连接到装置中。这样操作,就算后面再连接一根色谱柱也能完全除去空气。
3)在泵运作的时候连接色谱柱。确保能让流动相按照色谱柱上箭头的方向流动的状态连接色谱柱。
4)色谱柱加温使用的时候,先用0.2~0.3mL/min的低流量一边送液一边升温。达到所定温度后,再渐渐的增加流量至测定流量。
5)色谱柱需要安定时间。连接到装置中立即进行测试的情况下,第一次很难得到好的分析结果。
色谱柱是高效液相的心脏,在液相色谱仪的使用中,保持色谱柱的柱效、容量和渗透性,延长柱子的使用寿命是非常重要。色谱柱压力过高、过低都属于柱压问题。色谱柱压升高一般是由于柱床内产生了杂质,造成流体阻力加大所致。下面大致总结为以下几个方面: 1、流动相的前处理: 流动相或杨平中杂质堵塞色谱柱进口滤片,导致压力升高。这是由于流动相可能没有过滤,或过滤不彻底,使固体杂质滞留于滤板上所致。另一个方面也可能没有使用预保护柱所致。 2、样品的沉淀: 当流动相与溶解样品的溶剂不一致时,样品进入色谱柱时,可能因溶解度降低而沉淀出来吸附于柱内,造成压力升高。 3、晶体的析出: 使用含有缓冲液的流动相时,缓冲液中的无机盐可能会残留在体系之中,它们会因在新流动相中的溶解度降低而析出阻塞而压力升高。 4、细菌或霉菌滋生: 流动相中、管路中或柱子进口处繁殖、生长霉菌堵塞滤板,导致压力升高。所以在使用磷酸盐缓冲液时一般要现配现用。 5、溶质吸附: 一些溶质在色谱柱上有较强大的吸附力,洗脱时流动相也难以清除掉,累积的未洗脱溶质也会造成阻力增大从而造成压力升高。 6、流动相更换过度较快: 当改变流动相体系时,不彻底的更换使不同性质、互不混溶的流动相存在于同一个体系之中,也会造成压力升高。 7、压力脉冲: 运行过程中,有时会产生整个液相色谱仪系统内压力的突然升降。如泵压力变化,此所形成的压力脉冲会造成多孔填料的崩坏和柱床结构的微小变化,填料微屑的长期积累也可能会使柱床阻力增大,造成压力升高。