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色谱柱相关知识简析

更新时间:2011-04-25      点击次数:2067

一、简介
    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。市售的用于HPLC的各种微粒填料好多孔硅胶以及以硅胶为基质的键合相、氧化铝、有机聚合物微球(包括离子交换树脂)、多孔碳等,其粒度一般为3,5,7,10UM等,柱效理论值可达5~16万/米。对于一般的分析只需5000塔板数的柱效;对于同系物分析,只要500即可;对于较难的分离物质对则可采用高达2万的柱子,因此一般10~30CM左右的柱长就能满足复杂混合物分析的需要。

二、柱效影响因素
    柱效受柱内外因素影响,为使色谱柱达到*效率,除柱外死体积要小外,不要有合理的柱结构(尽可能减少填充床以外的死体积)及装填技术。即使的装填技术,在柱中心部位和沿管壁部位的填充情况总是不一样的,靠近管壁的部位比较疏松,易产生沟流,流速较快,影响冲洗剂的流形,使谱带加宽,这就是管壁效应。这种管壁区大约是从管壁向内算起30倍料径的厚度。在一般的液相色谱系统中,柱外效应对柱效的影响远远大于管壁效应。

三、色谱柱的构造
    色谱柱由柱管、压帽、卡套(密封环)、筛板(滤片)、接头、螺丝等组成。柱管多用不锈钢制成,压力不高于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。为提高柱效,减小管壁效京,不锈钢柱内壁多经过抛光。也有人在不锈钢柱内壁涂敷氟塑料以提高内壁的光洁度,其效果与抛光相同还有使用熔融硅或玻璃衬里的,用于细管柱。色谱柱两端的柱接头内装有筛板,是烧结不锈钢或钛合金,孔径0.2-20um(5-10 um),取决于填料粒度,目的是防止填料漏出.

四、分类
   色谱柱按用途分为分析型和制备型两类,尺寸规格也不同:①常规分析柱(常量柱),内径2-5mm(常量4.6mm,国内又4mm和5mm),柱长10~30CM;②窄径柱(NARROWBORE,又称细管径柱、半微柱SEMI-MICROCOLUMN),内径1~2MM,柱长10~20CM;③毛细管柱(又称微柱MICROCOLUMN),内径0.2~0.5MM;④半制备柱,内径>5MM;⑤实验室制备柱,内径20~40MM,柱长10~30CM;⑥生产制备柱内径可达几十厘米。柱内径一般是根据柱长、填料粒径和折合流速来确定,目的是为了避免管壁效应。

五、柱的发展方向
    因强调分析速度而发展出短柱,柱长3~10CM,填料粒径2~3UM。为提高分析灵敏度,与质谱(MS)联接,而发展出窄径柱、毛细管柱和内径小于0.2MM的微径柱(MICROBORE)。细管径柱的优点是:①节省流动相;②灵敏度增加;③样品量少;④能使用长柱达到高分离度;⑤容易控制柱温;⑥易于实现LC-MS联用。
    但由于柱体积越来越小,柱外效应的影响就更加显著,需要更小池体积的检测器(甚至采用柱上检测),更小死体积的柱接头和连接部件。配套使用的设备应具备如下性能:输液泵能精密输出1~100UL/MIHN的低流量,进样阀能准确、重复地进样微小体积的样品。且因上样量小,要求高灵敏度检测器,电化学检测帮质谱仪在这方面具有突出优点。

六、柱的填充和性能评价
    色谱柱的性能除了与固定相性能有关外,还与填充技术有关。在正常条件下,填料粒度>20um 时,干法填充制备柱较为合适;颗粒<20um时,湿法填充较为理想。填充方法一般有四种:①高压匀浆法,多有用于分析柱和小规模制备柱的填充;②径向加压法,Waters ;③轴向加压法,主要用于装填大直径柱;④干法。柱填充的技术性强,大多数实验室使用己填充好的商品柱。
    必须指出,液相色谱柱的获得,装填技术是重要环节,但根本问题还在于填料本身性能的优劣,以及配套的色谱仪系统的结构是否合理。
    无论是自己装填的还是购买的色谱柱,使用前都应对其性能进行考察,使用期间或放置一段时间后也要生意重新检查.柱性能指标包括在一定实验条件下(样品,流动相,流速,温度)下的柱压,理论塔板高度和塔板数,对称因子,容量因子和选择性因子和选择性因子的重复性,或分离度。一般说来容量因子和选择性因子的重复性在或以骨。进行柱效比较时,不要注意柱外效应是不有变化。
    一份合格的色谱柱评价报告应给出柱的基本参数,如柱长,内径,填料的种类,粒度,色谱柱的柱效,不对称度和柱压降等。


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