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干货挑选和使用色谱柱的正确姿势 色谱柱操作规程

时间:2020-05-15    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
  【中国仪器网 使用手册】色谱是一种分离分析手段,分离是核心,所以担负分离作用的色谱柱是色谱系统的心脏。色谱柱的分离效果取决于所选择的固定相以及色谱柱的制备、操作条件。那么,关于色谱柱的常识你知道多少呢?又应该如何选择合适的色谱柱?下面就来科普一些色谱柱的小知识。
 
  一、柱子可以分为:加压,常压,减压
 
  压力可以增加淋洗剂的流动速度,减少产品收集的时间,但是会减低柱子的塔板数。所以其他条件相同的时候,常压柱是效率高的,但是时间也长,比如,天然化合物的分离,一个柱子几个月也是有的。
 
  减压柱能够减少硅胶的使用量, 感觉能够节省一半甚至更多,但是,由于大量的空气通过硅胶会使溶剂挥发(有时在柱子外面有水汽凝结),以及有些比较易分解的东西可能得不到,而且还必须同时使用水泵抽气(很大的噪音,而且时间长)。以前曾经大量的过减压柱,对它有比较深厚的感情,但是自从尝试了加压后,就几乎再也没动过减压的念头了。
 
  加压柱是一种比较好的方法,与常压柱类似,只不过外加压力使淋洗剂走的快些。压力的提供可以是压缩空气,双连球或者小气泵(给鱼缸供气的就行)。特别是在容易分解的样品的分离中适用。压力不可过大,不然溶剂走的太快就会减低分离效果。个人觉得加压柱在普通的有机化合物的分离中是比较适用的。
 
  二、关于柱子的尺寸,应该是又粗又长的好
 
  柱子长了,相应的塔板数就高。柱子粗了,上样后样品的原点就小(反映在柱子上就是样品层比较薄),这样相对的减小了分离的难度。试想如果柱子十厘米,而样品就有二厘米,那么分离的难度可想而知,恐怕要用很低极性的溶剂慢慢冲了。而如果样品层只有 0.5 厘米,那么各组分就比较容易得到完全分离了。当然采用粗大的柱子要牺牲比较多的硅胶和溶剂了,不过这些成本相对于产品来说也许就不算什么了(有些不环保的说,不过溶剂回收重蒸后也就减小了部分浪费)。
 
  现在见到的柱子径高比一般在 1:5~10,书中写硅胶量是样品量的 30~40倍,具体的选择要具体分析。如果所需组分和杂质分的比较开(是指在所需组分 rf 在0.2~0.4,杂质相差0.1 以上),就可以少用硅胶,用小柱子(例如,200 毫克的样品,用50px×500px的柱子);如果,相差不到 0.1,就要加大柱子,我觉得可以增加柱子的直径,比如,用 75px 的,也可以减小淋洗剂的极性等等关于无水无氧柱,适用于对氧,水敏感,易分解的产品。
 
  可以湿柱,也可以干柱。不过在样品之前至少要用溶剂把柱子饱和一次,因为,溶剂和硅胶饱和时放出的热量有可能是产品分解,毕竟要分离的是敏感的东东,小心不为过。也是因为分离的东西比较敏感,所以接收瓶一定要用可密封的,遵循 schlenk 操作。
 
  三、关于湿法、干法上样
 
  湿法省事,一般用淋洗剂溶解样品,也可以用二氯甲烷、乙酸乙酯等。。。但溶剂越少越好,不然溶剂就成了淋洗剂了。很多样品在上柱前是粘乎乎的,一般没关系。可是有的上样后在硅胶上又会析出,这一般都是比较大量的样品才会出现,是因为硅胶对样品的吸附饱和,而样品本身又是比较好的固体才会发生,这就应该先重结晶,得到大部分的产品后再柱分,如果不能重结晶那就不管它了,直接过就是了,样品随着淋洗剂流动会溶解的。
 
  有些样品溶解性差,能溶解的溶剂又不能上柱(比如,DMF,DMSO 等,会随着溶剂一起走,显色是一个很长的脱尾),这时就必须用干法上柱了。样品和硅胶的量有一种说法是 1:1,我觉得是越少越好,但是要保证在旋干后,不能看到明显的固体颗粒(那说明有的样品没有吸附在硅胶上)。
 
  四、溶剂的选择
 
  当然是便宜,安全,环保的了,所以,大多选用石油醚,乙酸乙酯。文献中有写用正己烷的,太贵了,除非特别需要不要用不然银子哗哗的,流的比淋洗剂还快,不过,因为极性很小,有时还是非它不可。乙醚也可以用,但是,就是容易睡觉,注意保持清醒别让溶剂流干了,那样柱子也就不爽了。
 
  二氯甲烷也有用的,但是,要知道,它和硅胶的吸附是一个放热过程,所以,夏天的时候经常会在柱子里产生气泡,天气冷的时候会好一些。甲醇,据说能溶解部分的硅胶,所以,产品如果想过元素分析的话要留神,应该经过后继处理,比如,重结晶等。其他溶剂用的相对较少,要依个人的不同需要选择。
 
  由于某些原因,用到的淋洗剂多是大包装的(便宜嘛),我们这里是用 10 升或 25 升的塑料桶装的, 就要注意这些工业品的纯度是较低的。 经常能够从送来的大桶底部看见有色的杂质,其他的杂质就可想而知了, 所以在比较严格的柱分时就要对溶剂重蒸。 当然,过原料时就可以免去这一步了,反正下面还有提纯的方法。
 
  另外,溶剂在过柱子后好也回收使用,一方面环保,另一方面也能节省部分经费,缺点是要消耗一定的人工。这里要注意的是,一般在过柱同时进行的是减压旋蒸,石油醚和乙酸乙酯的比例由于挥发度的不同会导性的变化,一般会使得极性变大,在梯度淋洗时比较合适,正好极性越来越大了。在过完柱子后,溶剂后回收要采用常压,因为在减压旋蒸时会有部分低沸点的杂质一起出来, 常压时就会减少这种现象,如果杂质和你下面要过的样品有反应那就惨了。
 
  五、关于操作问题
 
  1.装柱:
 
  柱子下面的活塞一定不要涂润滑剂,会被淋洗剂带到产品中的,可以采用四氟节门的。干法和湿法装柱觉得没什么区别,只要能把柱子装实就行。装完的柱子应该要适度的紧密(太密了淋洗剂走的太慢),一定要均匀(不然样品就会从一侧斜着下来)。书中写的都是不能见到气泡,我觉得在大多数情况下有些小气泡没太大的影响,一加压气泡就全下来了。当然如果你装的柱子总是有气泡就说明需要多练习了。但是柱子更忌讳的是开裂,甭管竖的还是横的,都会影响分离效果,甚至作废!
 
  2.加样:
 
  用少量的溶剂溶样品加样,加完后将下面的活塞打开,待溶剂层下降至石英砂面时,再加少量的低极性溶剂,然后,再打开活塞,如此,两三次,一般石英砂就基本是白色的了。加入淋洗剂,一开始不要加压,等溶样品的溶剂和样品层有一段距离(2~100px 就够了),再加压,这样避免了溶剂(如,二氯甲烷等)夹带样品快速下行。
 
  3.淋洗剂的选择:
 
  感觉上要使所需点在 Rf0.2~0.3 左右的比较好。不要认为在板上爬高了分的比较开,过柱子就用那种极性,如果 Rf 在 0.6,即使相差 0.2 也不容易在柱子上分开,因为柱子是一个多次爬板的状态。
 
  可以通过公式的比较:0.6/0.8一次的分离度,肯定不如(0.2/0.3)的三次方或四次方大。
 
  4.样品的收集:
 
  用硅胶作固定相过柱子的原理是一个吸附与解吸的平衡,所以,如果样品与硅胶的吸附比较强的话,就不容易流出。这样就会发生,后面的点先出,而前面的点后出。这时可以采用氧化铝作固定相。
 
  另外,收集的试管大小要以样品量而定,特别是小量样品,如果用大试管,可能一根就收到了三个样品。呜呜,如果都用小试管那工作量又太大。
 
  5.后的处理:
 
  柱分后的产品,由于使用了大量的溶剂,其中的杂质也会累积到产品中,所以,如果想送分析,好用少量的溶剂洗涤一下,因为,大部分杂质溶在溶剂里,一洗基本就没了,必要时进行重结晶。

正确安装毛细管色谱柱的方法

  1、步骤一:

  检查气体过滤器、载气、进样垫和衬管等检查进样垫和气体过滤器,保证辅助气和检测器用气通畅有效。如果以前做过沸点较高的化合物,需要将进样口衬管清洗或更换。

  2、步骤二:

  将螺母和卡套装在柱上,并将色谱柱两端口小心切平在色谱柱的一端装上相应的螺母和卡套,此时色谱柱端口无前后之分,色谱柱支架的支撑部分应总是朝向着柱箱门。安装好螺母和卡套后,将色谱柱端口切平,并用放大镜进行检查,以确认切口和管壁成直角,并且没有残留的碎屑,没有毛边或不平的切割面。

  3、步骤三:

  将色谱柱连于进样口上通常来说,色谱柱的顶端应保持在进样口衬管的中下部,当进样针穿过隔垫完全插入进样口后,如果针尖与衬管中的色谱柱顶端相差1-2cm,这就是较为理想的状态。从色谱柱架上取出需要连接的足够的长度,并按步骤2切割柱子,连接到进样口。避免用力弯曲压挤毛细柱,并小心不要让标记牌等有锋利边缘的物品与色谱柱接触磨擦,以防柱身断裂或受损。将色谱柱正确地嵌入进样口后,用手把连接螺母拧上,用手拧紧后用扳手再拧1/4-1/2圈。

  4、步骤四:

  接通载气载气必须为高纯氮气(或氦气),纯度达99.999%,使用极性柱时(如FFAP、PEG-20M等),可以载气加脱氧管进一步脱氧,这样可延长柱子的使用寿命。当色谱柱与进样口连接好后,接通载气。调节柱前压力以得到合适的载气流速。将色谱柱的另一端(空端),插入装有己烷的样品瓶中,正常情况下,我们可以看见瓶中稳定持续的气泡。如果没有气泡,就要重新检查一下载气装置和流量控制器等是否安装完全或设置正确,并检测一下整个气路有无泄漏。等所有问题解决后,将色谱柱端口从瓶中取出,擦试干净,保证柱端口无溶剂残留,再进行下一步安装。毛细管柱前压参考设置(Mpa)柱长m柱内径(mm)0.250.320.53150.050.040.02300.10.080.03500.180.140.05

  5、步骤五:

  将色谱柱连于检测器上其安装和所需注意的事项与以上色谱柱与进样口联接(步骤3)部分所讲述的大致相同。安装时要注意色谱柱末端要高于尾吹点,或按照色谱仪说明书安装。步骤6:进行气体检漏在色谱柱加热前,要对GC系统进行检漏。建议使用1∶1的异丙醇/水的混合溶液进行检查。步骤7:色谱柱的老化色谱柱安装和系统检漏工作完成后,就可以对色谱柱进行老化了。将色谱柱程序升温至最高使用温度的30℃以下,恒温30分钟。这样柱子内吸附的组份会被吹出,以免影响您的分析。最后,将色谱柱的温度降低至所需要的温度,即可进行实际样品的分析。

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延长色谱柱使用寿命的方法

  色谱柱是化学实验中常见、常用的化工仪器之一,正确而有效的使用方法,不仅能够延长色谱柱的使用寿命,也能确保试验的准确性。

  1、保护柱

  保护柱是很短的色谱柱,填装和液相色谱柱相同的填料。正确使用保护柱,可以起到阻拦一些容易损坏液相色谱柱的物质的作用。从而达到延长柱子寿命的效果。相反,如果使用”保护柱”不当,可能会缩短色谱柱的使用寿命。例如,在保护柱使用过程中,如果污染达到一定程度而没有及时更换,累积的杂物很可能会冲入色谱柱中,反而会造成色谱柱损坏。因此,在使用”保护柱”时,重要的是要知道什幺时候该换保护柱。该换的时候就必须要立即更换。

  2、选择高品质的色谱柱

  一般认为同一厂牌、同一型号的色谱柱之间的品质都相同,对品质管理很严格的厂家而言,这说法是成立的。但如果厂家品质管理不够严格,即使是同一批号的新色谱柱之间的品质也有差异。所以,选用色谱柱时必须选择管理严格的高品质色谱柱,我们知道,任何色谱柱使用过后都会产生变化。尤其如在强酸或强碱条件下使用,色谱柱更易产生变化。因此,应尽量选用pH适用范围大的色谱柱。在开发新分析方法时,许多专家建议不要使用旧色谱柱。因色谱柱一经使用。柱性会改变;如此一来,使用旧色谱柱开发出来的新分析方法,很可能在再使用同厂牌的新色谱柱分析时。发生无法达到预定效果的情况。总的说。开发新分析方法时要使用品质好的新色谱柱;并且一支色谱柱使用在一种分析方法上;则色谱柱寿命可以延长。

  3、定期冲洗色谱柱。

  一般柱子使用一段时间后总会有一些杂质累积在柱内,而且这些杂质不会随着流动相出来,会逐渐影响柱子的品质。这些杂质在后来的分析谱图上出现。从而造成出现怪峰、基线不平等现象。简单的解决方法是用较强的流动相冲洗。而且每次分析某一产品完成后冲洗。如果分析时使用缓冲剂﹐可以用水来取代缓冲剂。先使用有机和水的混合溶液为流动相冲洗缓冲剂。接着再用100%有机溶剂冲洗。如果直接用100%有机溶剂冲洗的话,缓冲剂很可能会沉淀出来,而损坏色谱柱的品质。使用10-20倍柱体积的量来冲洗基本就足够了。可以将100%有机溶剂冲洗的条件加在分析实验程序完毕后,如此一来每天在开机前都会用100%机溶剂冲洗。一般硅胶柱可以反冲洗处理﹐即是在将冲洗前将色谱柱倒反接后再冲洗。打算使用反冲洗处理前,先参考色谱柱的保养说明书。所以要真正保护色谱柱,使柱子的寿命延长,是使用”保护柱”和定期冲洗色谱柱

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