色谱是一种分离分析手段,分离是核心,因此担负分离作用的色谱柱是色谱系统的心脏。对色谱柱的要求是柱效高、选择性好,分析速度快等。
一、物理因素:
(1)硅胶纯度:硅胶纯度和残留金属离子浓度,硅胶的杂质会影响化合物的峰形,硅胶表面的金属含量高会影响碱性化合物的峰形,易发生拖尾。
(2)色谱柱尺寸填料床的长度和内径,增加色谱柱长度,可以在一定程度上提高柱效,但也会升高压力和导致峰展宽;宽柱径,提高载样量,但也会增加横向扩散,同样会导致峰展宽。窄柱径可以节约溶剂,可减少横向扩散,但压力较大,对系统要求较高。
(3)颗粒形状及粒径球形颗粒柱效高、重现性好、柱床结构均匀,不规则形柱床结构不均匀、流动相线速度不均匀,容易谱带展宽;平均颗粒直径,粒径越小,柱效越高,柱压也越高。粒径分布越广则柱效越低,压力越大。
(4)颗粒表面积:颗粒外表面和内部孔表面的总和,以m2/g表示,相对而言高表面积对样品具有较强的保留能力,更大的柱容量和分离度。而低表面积能更快达到平衡状态,更适合梯度洗脱程序。
(5)孔径:颗粒的孔或腔的平均尺寸,范围是80~300?,大孔径的填料颗粒可以延长大分子溶质在填料表面的滞留时间,改善分离,所以大孔径填料适合分离大分子化合物或者水动力体积较大的分子。
二、化学因素:
(1)键合类型及键合相:键合相分子与基体单点相连为单体键合,这种键合方式可以提高传质速率,缩短柱平衡时间;聚合体键合为键合相分子与基体多点相连,这种键合方式可以增加色谱柱稳定性,增加载样量。而键合相不同会直接影响化合物的保留行为。
(2)碳覆盖率:高碳覆盖率可以提高分辨率和重现性,但分析时间长。
(3)封端:硅胶键合相填料中有部分未封端的残留硅羟基,如图封端可以减轻待测组分与硅胶表面残留的酸性硅羟基反应,改善保留和峰行,这对于碱性化合物尤其重要。而不同的封端技术也会直接影响色谱柱的效能。
在日常分离分析工作中,色谱柱的正确使用和维护十分重要,色谱柱使用是否得当,直接影响色谱柱的寿命,稍有不慎就会降低柱效、缩短使用寿命甚至损坏。在色谱操作过程中,需要注意下列问题,以维护色谱柱。
(1)柱子在装卸、更换时,动作要轻,接头拧紧要适度。必须防止较强的机械振动,以免柱床产生空隙。
(2)如果仪器用来做仪器分析 ,样品种类有限,但分析次数多,则不妨为每一类常规分析配置一根专用柱,这样有助于延长柱子的寿命。
(3)避免压力和温度的急剧变化及任何机械震动。温度的突然变化或者使色谱柱从高处掉下都会影响柱内的填充状况;柱压的突然升高或降低也会冲动柱内填料,因此在调节流速时应该缓慢进行,在阀进样时阀的转动不能过缓。
(4)应逐渐改变溶剂的组成,特别是反相色谱中,不应直接从有机溶剂改变为全部是水,反之亦然。
(5)如使用柱温控制装置时,应注意在通人流动相后才能升温。
(6)一般说来色谱柱不能反冲,只有生产者指明该柱可以反冲时,才可以反冲除去留在柱头的杂质。否则反冲会迅速降低柱效。
(7)选择使用适宜的流动相,以避免固定相被破坏。有时可以在进样器前面连接一个预柱,分析柱是键合硅胶时,预柱为硅胶,可使流动相在进入分析柱之前预先被硅胶“饱和”,避免分析柱中的硅胶基质被溶解。
(8)避免将基质复杂的样品尤其是生物样品直接注人柱内,需要对样品进行预处理或者在进样器和色谱柱之间连接一个保护柱。保护柱一般是填有相似固定相的短柱。保护柱可以而且应该经常更换。
(9)经常用强溶剂冲洗色谱柱,清除保留在柱内的杂质。在进行清洗时,对流路系统中流动相的置换应以相混溶的溶剂逐渐过渡,每种流动相的体积应是柱体积的20倍左右,即常规分析需要50-75mL。
(10)保存色谱柱时应将柱内充满乙腈或甲醇,柱接头要拧紧,防止溶剂挥发干燥。绝对禁止将缓冲溶液留在柱内静置过夜或更长时间。
(11)色谱柱使用过程中,如果压力升高,一种可能是烧结滤片被堵塞,这时应更换滤片或将其取出进行清洗;另一种可能是大分子进人柱内,使柱头被污染;如果柱效降低或色谱峰变形,则可能柱头出现塌陷,死体积增大。
(12)在完成分离分析工作之后,不应立即停机,需及时对色谱分析系统进行冲洗,一般0.5h以上,以除去色谱柱内的杂质
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