在液相色谱的使用中,我们会发现很多实验室会面临色谱柱频繁损坏的问题。所以,这次我们就来讨论一下色谱柱的预防措施吧。
影响色谱柱使用的因素
1.流动相pH
不同基质的填料具有不同的pH适用范围。其实,在工作过程中大多数的颗粒物堵塞导致的色谱柱背压升高问题是体现在柱头堵塞。当流动相pH超出碱性范围时,会加速硅胶的溶解而释放出絮状物堵塞柱子;当流动相pH值超出酸性范围时,键合相易发生水解而流失,这两种反应均是不可逆反应,特别是在温度较高(>40℃)的环境下,会使柱效迅速降低而报废。
而样品的易吸附机制也可能会和柱前端的硅胶表面游离的硅醇基发生作用导致色谱柱背压升高。但是这种情况在较低的PH系统中会有所改善,因为较低的PH系统会降低硅胶表面的硅醇基发生解离。
2.流动相变质
当前使用为广泛的是硅基键合相填料,当以水溶液作为流动相或流动相中含有一定浓度的磷酸盐缓冲液时,水溶液中或缓冲盐溶液中会滋生出一些细菌或霉菌,从而堵塞固定相颗粒间的空隙。特别是对于多元自动比例混合的液相色谱仪来说,水相或缓冲盐相独立存贮,因存放时间较长而容易发生此类问题。
3. 流动相纯度
目前,广泛使用的填料颗粒粒径范围在3~10μm,孔径在6~10nm,色谱柱在使用中会有大量的流动相通过,如流动相含有微量不溶性杂质颗粒,则很容易在柱头部位被截留,久而久之,造成色谱柱机械性堵塞,引起柱压升高而无法正常使用。
4.其它因素
影响色谱柱寿命的因素很多,除流动相和样品因素外,还有其它一些外在因素,如,柱压的影响,温度的影响,色谱柱的正确冲洗,色谱柱的正确安装等。
预防措施
为了降低色谱柱的损伤问题,大家在使用色谱柱时可以做一些预防。例如:
1在液相系统中加入在线过滤器
在线过滤器的内部颗粒空隙一般是0.5微米,对于UHPLC会选择0.2微米空隙的在线过滤器。这个空隙尺寸和柱头的过滤筛板尺寸接近或者略小。
所以,在线过滤器能够有效的阻隔来自样品、泵头密封垫、自动进样器的转子密封垫的颗粒物,以防止柱头过滤筛板的堵塞。
2在柱子前端使用保护柱
保护柱有很多种,通用型、一体式、卡套式,但是它其实是一个和分析柱固定相相同的10-20mm的小柱子。
因为它具有和分析柱相同的内部填料,所以保护柱不仅可以阻隔颗粒物,还可以阻隔易吸附的样品基质组分。
3对样品进行净化处理
有一些液相的分析方法没有明确标注样品的净化,但希望大家在做分析时都能够考虑样品的净化,常用的方案是对样品进行过滤。
色谱柱损坏的简单消除方法
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。
保存
实验结束后,色谱柱的合理保存也是保护色谱柱的关键,同时也是影响色谱柱使用寿命的关键。
1、短期保存
应保存在接近常用的流动相条件下,并且移除系统中的缓冲盐、酸等。
2、长期保存
将色谱柱按照说明书保存在对应的溶剂中,并且将色谱柱从系统中去下,两头用堵头密封。
色谱柱是高效液相色谱的心脏,在高效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非常重要。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。浅析其原因,大致有以下几方面:
流动相的前处理
杂质堵塞色谱柱进口滤片,导致压力升高。这往往是由于流动相没有过滤,或虽已过滤但过滤不彻底,使固体杂质滞留于滤板上所造成的。
样品的沉淀
当溶解样品的溶剂与流动相不一致时,样品进入色谱柱,有时可能因溶解度降低而沉淀出来,造成压力升高。
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,造成流体阻力加大、压力升高。
细菌或霉菌孳生
霉菌在流动相中、管路中或柱子进口处繁殖、生长堵塞滤板,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。
溶质吸附
当溶质在柱子上有较强的吸附,且所用的流动相难以将它们洗脱时,累积的未洗脱溶质也会造成阻力增大和压力升高。
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。
压力脉冲
运行过程中,有时会产生系统内压力的突然升降。如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。