現(xiàn)代液相色譜中,,分離效果好壞的一個重要指標是色譜填料的選擇。但是色譜填料的選擇范圍很寬,,因此,要做合適的選擇,必須對此有一定的認識和了解,。
一、硅膠基質(zhì)填料
1,、正相色譜,。正相色譜用的固定相通常為硅膠(Silica)以及其他具有極性官能團胺基團,如(NH2,,APS)和氰基團(CN,,CPS)的鍵合相填料。
由于硅膠表面的硅羥基(SiOH)或其他極性基團極性較強,,因此,,分離的次序是依據(jù)樣品中各組分的極性大小,即極性較弱的組份zui先被沖洗出色譜柱,。正相色譜使用的流動相極性相對比固定相低,,如正已烷(Hexane),氯仿(Chloroform),,二氯甲烷(Methylene Chloride)等,。
2、反向色譜,。反向色譜用的填料常是以硅膠為基質(zhì),,表面鍵合有極性相對較弱官能團的鍵合相。反向色譜所使用的流動相極性較強,,通常為水,、緩沖液與甲醇、乙腈等的混合物,。樣品流出色譜柱的順序是極性較強的組分zui先被沖洗出,,而極性弱的組分會在色譜柱上有更強的保留。
常用的反向填料有:C18(ODS),、C8(MOS),、C4(Butyl)、C6H5(Phenyl)等,。
二,、聚合物填料。聚合物填料多為聚苯乙烯—二乙烯基苯或聚甲基丙烯酸脂等,,其重要優(yōu)點是在PH值為1—14均可使用,。相對于硅膠基質(zhì)的C18填料,,這類填料具有更強的疏水性;大孔的聚合物對蛋白質(zhì)等樣品的分離非常有效?,F(xiàn)有的聚合物填料的缺點是相對硅膠基質(zhì)填料,,色譜柱柱效較低。
三,、其它無機填料,。其它HPLC的無機填料色譜柱也已經(jīng)商品化由于其特殊的性質(zhì),一般于特殊的用途,。如,,石墨化碳黑正逐漸成為反向色譜柱填料。這種填料的分離不同于硅膠基質(zhì)烷基鍵合相,,石墨化碳的表面即是保留的基礎,,不再需其它的表面改性。該柱填料一般比烷基鍵合相硅膠或多孔聚合物填料的保留能力更強,。石墨化碳可用于分離某些幾何異構(gòu)體,,由于在HPLC流動相中不會被溶解,這類柱可在任何PH與溫度下使用,。氧化鋁也可以用于HPLC,。氧化鋁微粒剛性強,可制成穩(wěn)定的色譜柱柱床,,其優(yōu)點是可以在PH高達12的流動相中使用,。但由于氧化鋁與堿性化合物的作用也很強,應用范圍受到一定限制,,所以未能廣泛應用,。新型色譜氧化鋯基質(zhì)填料也可用于HPLC。商品化的只有聚合物涂層的多孔氧化鋯微球色譜柱,,應用PH1-14,,溫度可達100℃。由于氧化鋯填料是zui近幾年才開始研究,,加之面臨的實驗難度,,其重要用途與優(yōu)勢尚在進行之中。
怎樣選擇填料粒度,。目前,,商品化的色譜填料粒度從1um到超過30um均有銷售,而目前分析分離主要用3和5um填料進行,。填料的粒度主要影響填充柱的兩個參數(shù),,即柱效和背壓。粒度越小,,柱壓越大,,柱壓的增加限制了粒度小于3um的填料應用。在相同選擇性條件下,,提高柱效可提高分離度,,但不是*的因素。如果固定相選擇是正確,,但是分離度不夠,,那么選用更小的粒度的填料是很有用的。3um填料填充柱的柱效比相同條件下的5um填料的柱效提高近30%,;然而,,3um的色譜柱的背壓卻是5um的2倍。與此同時,,柱效提高意味著在相同條件下可以選用更短的色譜柱,,即相同的塔板數(shù)或分離能力,但是柱長更短,,以縮短分析時間,。另外,可以采用低粘度的溶劑做流動相或增加色譜柱的使用溫度,,比如用乙腈代替甲醇,,以降低色譜柱的壓力。
色譜柱維護
(1)防止色譜柱堵塞
原因1:溶劑中的不溶物
— 應使用色譜純?nèi)軇?,膜過濾(孔徑不超過0.45μm)
原因2:樣品中的不溶物
— 應對樣品進行膜過濾(孔徑不超過0.45μm)
原因3:泵,,進樣器等中的不溶物
— 在泵和進樣器之間安裝內(nèi)置過濾器,在進樣器和柱之間安裝預過濾器
原因4:柱內(nèi)不溶物的形成
4-1.由于溶劑的不互溶而產(chǎn)生的沉淀
—用能溶解沉淀物的溶劑沖洗色譜柱
4-2.在不互溶溶劑中由于進樣而產(chǎn)生的沉淀
—檢查樣品液和流動相是否互溶
4-3.由于溫度的改變或固定相的干涸而產(chǎn)生的沉淀
—將色譜柱密封緊,,并保持室溫恒定
操作壓力上升故障排除
HPLC系統(tǒng)流程圖:
吸入過濾器>>泵>>內(nèi)置過濾器>>進樣器>>預過濾器>>保護柱>>主分析柱>>檢測器
和排放系統(tǒng)
從流程圖的末端依次斷開部件,,如從檢測器開始斷開,zui容易引起阻塞的部件是:
預過濾器,,保護柱和主分析柱 ,。
[注]:應記錄新柱子在常規(guī)分析條件下的操作壓力
(2)柱堵塞的修復
步驟1:使用含鹽緩沖液后(如離子對試劑)應用溶解性強的溶劑(如水)進行沖
洗 ;
步驟2:先斷開檢測器,,然后用對來自樣品中的物質(zhì)有強溶解性的溶劑進行沖洗,。
對于反相色譜柱,可使用甲醇,,乙睛,,四氫呋喃,氯仿,,庚烷等,,在此條件下,應
避免溶劑的pH低于2或高于8,;
若經(jīng)過步驟1和步驟2后,,壓力仍沒下降至步驟3 ,;
步驟3:斷開檢測器,將色譜柱反方向放置,,然后檢查柱壓
1)若壓力穩(wěn)定下降,,至步驟4
2)若壓力不下降,至步驟5
步驟4:保持色譜柱反方向連接,,用低于0.5 ml/min 流速沖洗1小時
若步驟4不能降壓,,至步驟5 ;
步驟5:若內(nèi)置過濾器被堵塞,,應沖洗或更換,。柱連接端的拆卸或重裝會導致柱效
下降,(有效塔板數(shù)下降和不對稱峰),,若步驟5不能降低柱壓,,至步驟6
步驟6:若進口端的填料發(fā)生堵塞,柱子將不可能被*恢復,,只能通過去掉進口
端的部分填料,,重新填充進行有限的柱效恢復。(2~5mm) ,;
[注]:在多數(shù)情況下,,柱效將嚴重地下降
步驟7:若步驟6無法改善柱子性能,那么柱子已無法修復,,請注意當拆開連接端時
柱子已不再得到質(zhì)量保證,。
柱效的下降:
導致柱有效塔板數(shù)和分離能力下降的主要原因是固定相的惡化和硅膠表面活性鏈的
損失,在這些條件下柱子已不可能再恢復
色譜柱的使用
1,、色譜柱的使用說明:
?。?)色譜柱使用前注意事項:色譜柱的儲存液無特殊說明,均為評價報告所示的流動相,。在使用前,,一定要注意色譜柱的儲存液與要分析樣品的流動相是否互溶。在反相色譜中,,如用高濃度的鹽或緩沖液作洗脫劑,,應先用10%左右的低濃度的有機相洗脫劑過渡一下,否則緩沖液中的鹽在高濃度的有機相中很容易析出,,堵塞色譜柱,。
(2)流動相:流動相中所使用的各種有機溶劑要盡可能使用色譜純,,配流動相的水是超純水或全玻璃器皿的雙蒸水,。如果將所配得流動相再經(jīng)過0.45μm的濾膜過濾一次則zui好,尤其是含鹽的流動相。另外,,裝流動相的容器和色譜系統(tǒng)中的在線過濾器等裝置應該定期清洗或更換,。
以常規(guī)硅膠為基質(zhì)的鍵合相填料通常的PH值適用范圍是2.0-8.0,BDS C18適合于堿性化合物,,PH值適用范圍為2.0-10.0,。當必須要在PH值適用范圍的邊界條件下使用色譜柱時,每次使用結(jié)束后立即用適合于色譜柱儲存并與所使用的流動相互溶的溶劑清洗,,并*置換掉原來所使用的流動相。
?。?)樣品:樣品也要盡可能清潔,,可選用樣品過濾器或樣品預處理柱(SPE)對樣品進行預處理;若樣品不便處理,,要使用保護柱,。在用正相色譜法分析樣品時,所有的溶劑和樣品應嚴格脫水,。
2,、色譜柱的保存
(1)反相色譜柱每天實驗后的保養(yǎng):使用緩沖液或含鹽的流動相,,實驗完成后應用10%的甲醇/水沖洗30分鐘,,洗掉色譜柱中的鹽,再用甲醇沖洗30分鐘,。注意:不能用純水沖洗柱子,,應該在水中加入10%的甲醇,防止將填料沖塌陷,。
?。?)長期保存色譜柱:如色譜柱要長時間保存,必須存于合適的溶劑下,。對于反相柱可以儲存于純甲醇或乙腈中,,正相柱可以儲存于嚴格脫水后的純正己烷中,離子交換柱可以儲存于水(含防腐劑*或柳硫汞)中,,并將購買新色譜柱時附送的堵頭堵上,。儲存的溫度是室溫。
3,、色譜柱的再生
因為色譜柱是消耗品,,隨著使用時間或進樣次數(shù)的增加,會出現(xiàn)色譜峰高降低,,峰寬加大或出現(xiàn)肩峰的現(xiàn)象,,一般來說可能是柱效下降。
?。?)反相柱的再生:依次采用20-30倍的色譜柱體積的甲醇:水=10:90 (V/V),,乙腈,,異丙醇作為流動相沖洗色譜柱,完成后再以相反順序沖洗色譜柱,。
?。?)正相柱的再生:依次以20-30倍色譜柱的體積的正己烷、異丙醇,、二氯甲烷,、甲醇作為流動相沖洗色譜柱,然后再以相反的順序沖洗色譜柱,。要注意上述溶劑必須嚴格脫水,。
4、色譜柱在使用過程中易出現(xiàn)的問題和解決辦法
色譜柱在使用中zui常見的問題就是柱壓升高,,如果柱壓是在長時間使用過程中緩慢增加,,屬于正常現(xiàn)象,。但柱壓在使用過程中突然升高(系統(tǒng)管路堵塞及壓力傳感器故障除外),,以下列舉了部分常見原因及解決辦法:
(1)色譜柱頭的過濾篩板堵塞或污染,;
解決方法:如確定是色譜柱頭的過濾篩板被污染,,可以將色譜柱反方向用甲醇沖洗至正常壓力,或者卸下色譜柱頭,,將其放在10%的稀硝酸內(nèi)超聲清洗10分鐘,,后再用純水超聲10分鐘,重新裝入色譜柱,。
?。?)色譜柱頭的填料被樣品污染;
解決方法:如確定色譜柱頭的填料被污染,,將柱頭螺絲卸下,,挖出柱內(nèi)前段被污染的填料,用相同的柱填料重新填入,,仔細修復后,,重新安裝上柱頭螺絲。
?。?)色譜柱內(nèi)緩沖液中的鹽遇到高濃度的甲醇或其他有機溶劑,,形成結(jié)晶析出; 解決方法:如確定定是鹽結(jié)晶,,用10%的甲醇/水沖洗色譜柱使柱內(nèi)鹽全部溶解,,再換高濃度甲醇。
(4)流動相PH值過大或過小使固定相結(jié)構(gòu)破壞或溶解,。解決方法:如果因PH值使用不當,,很難恢復 液相色譜儀由高壓液體泵、檢測器及液相色譜柱等三部分組成,,其中液相色譜柱的正確安裝和使用,,是液相色譜工作的關(guān)鍵;也是液相色譜工作者獲得正確可靠的實驗數(shù)據(jù)的必經(jīng)之路,。
一,、液相色譜柱的安裝:
1、液相色譜柱的結(jié)構(gòu):
a,、空柱由柱接頭,、柱管及濾片組裝而成。
柱接頭采用低死體積結(jié)構(gòu),,柱接頭是兩端螺紋組件,,一端是為7/16英寸外螺紋,,另一端是3/16英寸的內(nèi)螺紋(國內(nèi)外已規(guī)范化),。7/16英寸外螺紋與1/4英寸柱管(Φ6.35mm)連接,中間放置壓壞用于密封,。3/16英寸的內(nèi)螺紋與1/16英寸(Φ1.57mm)的連接管連接,,中間也放置壓環(huán)用于柱接頭的密封。為了盡量減少柱外死體積,,在安裝色譜柱時,,用Φ1.57mm連接管通過空心螺釘壓環(huán)后要盡量插到底,然后再擰緊空心螺釘,。壓環(huán)被空心螺釘擠壓變形后緊箍在連接管上(連接管通過壓環(huán)后露出的管長度應嚴格控制在2.5mm長或其他固定尺寸),。
在兩端柱接頭內(nèi),柱管兩端各放置一片不銹鋼濾片(或濾網(wǎng)),,用于封堵柱填料不被流動相沖出柱外而流失,。空柱各組件均為316#不銹鋼材質(zhì),,能耐受一般的溶劑作用,。但由于含氯化物的溶劑對其有一定的腐蝕性,故使用時要注意,,柱及連接管內(nèi)不能長時間存留此類溶劑,,以避免腐蝕。
b,、柱填料:
液相色譜柱的分離作用是在填料與流動相之間進行的,,柱子的分類是依據(jù)填料類型而定。
正相柱:多以硅膠為柱填料。根據(jù)外型可分無定型和球型兩種,,其顆粒直徑在3—10
μm的范圍內(nèi),。另一類正相填料是硅膠表面鍵合—CN,-NH2等官能團即所謂的鍵合相硅膠,。
反相柱:主要是以硅膠為基質(zhì),,在其表面鍵合十八烷基官能團(ODS)的非極性填料。也有無定型和球型之分,。
常用的其他的反相填料還有鍵合C8,、C4、C2,、苯基等,,其顆粒粒徑在3—10 μm之間。
2,、色譜柱的安裝:
a,、拆開柱包裝盒,確認色譜柱的類型,、尺寸,、出廠日期以及柱內(nèi)貯存的溶劑。
b,、擰下柱兩端接頭的密封堵頭放回包裝盒供備用,。
c、 按柱管上標示的流動相流向,,將色譜柱的入口端通過連接管與進樣閥出口相連接(如條件允許,,建議在柱前使用保護柱);柱的出口與檢測器連接,。連接管是外徑為1.57mm,、內(nèi)徑為0.1-0.3mm的不銹鋼管。連接管的兩端均有空心螺釘及密封用壓環(huán),。在接管時一定要設法降低柱外死體積,。連接管通過空心螺釘、壓環(huán)后盡量用力插到底,,然后順時針擰緊空心螺釘,,直到擰不動為止,再用扳手繼續(xù)順時針擰1/4-1/2圈,,切記不要用力過大,。如色譜柱通過流動相加壓后有漏液現(xiàn)象,請用扳手繼續(xù)順時針擰1/4圈,,直至不漏液為止,。
二,、液相色譜柱的使用:
色譜柱在使用前,進行柱的性能測試,,并將結(jié)果保存起來,,作為今后評價柱性能變化的參考。但要注意:柱性能可能由于所使用的樣品,、流動相,、柱溫等條件的差異而有所不同;另外,,在做柱性能測試時是按照色譜柱出廠報告中的條件進行(出廠測試所使用的條件是*條件),,只有這樣,測得的結(jié)果才有可比性,。
1,、樣品的前處理:
a、使用流動相溶解樣品,。
b,、使用予處理柱除去樣品中的強極性或與柱填料產(chǎn)生不可逆吸附的雜質(zhì)。
c,、使用0.45μm的過濾膜過濾除去微粒雜質(zhì),。
2、流動相的配制:
液相色譜是樣品組分在柱填料與流動相之間質(zhì)量交換而達到分離的目的,,因此要求流動相具備以下的特點:
a,、流動相對樣品具有一定的溶解能力,,保證樣品組分不會沉淀在柱中(或長時間保留在柱中),。
b、流動相具有一定惰性,,與樣品不產(chǎn)生化學反應(特殊情況除外),。
c、流動相的黏度要盡量小,,以便在使用較長的分析柱時能得到好的分離效果,;同時降低柱壓降,延長液體泵的使用壽命(可運用提高溫度的方法降低流動相的黏度),。
d,、流動相的物化性質(zhì)要與使用的檢測器相適應。如使用UV檢測器,,使用對紫外吸收較低的溶劑配制,。
e、流動相沸點不要太低,,否則容易產(chǎn)生氣泡,,導致實驗無法進行,。
f、在流動相配制好后,,一定要進行脫氣,。除去溶解在流動相中的微量氣體既有利于檢測,還可以防止流動相中的微量氧與樣品發(fā)生作用,。
3,、流動相流速的選擇:
因柱效是柱中流動相線性流速的函數(shù),使用不同的流速可得到不同的柱效,。對于一根特定的色譜柱,,要追求*柱效,使用*流速,。對內(nèi)徑為4.6mm的色譜柱,,流速一般選擇1ml/min,對于內(nèi)徑為4.0mm柱,,流速0.8ml/min為佳,。
當選用*流速時,分析時間可能延長,??刹捎酶淖兞鲃酉嗟南礈鞆姸鹊姆椒ㄒ钥s短分析時間(如使用反相柱時,可適當增加甲醇或乙腈的含量),。
注意:
a.由于甲醇廉價,,對于反相柱推薦使用甲醇體系(必須使用乙腈的場合除外)。
b.對于正相柱推薦使用沸程為30-60℃的石油醚或提純后的己烷作流動相,,沒有提純的己烷不得使用,。用水使用超純水(電阻率大于18兆歐),去離子水及雙蒸水中含有酚類雜質(zhì),,有可能影響分析結(jié)果,。
c.含水流動相zui奸在實驗前配制,尤其是夏天使用緩沖溶液作為流動相不要隔夜,。加入*,,防止細菌生長。
d.流動相要求使用0.45 μm濾膜過濾,,除去微粒雜質(zhì),。
e.使用HPLC級溶劑配制流動相,使用合適的流動相可延長色譜柱的使用壽命,,提高柱性能,。
4、柱性能測試:
啟動液相色譜儀:a,、流動相流速設定為1ml/min,。
b,、UV檢測器波長設定為254nm。
使用出廠測試時使用的流動相組成及測試樣品,。
記錄并計算測試結(jié)果,。
2、色譜柱的保存
(1)反相色譜柱每天實驗后的保養(yǎng):
使用緩沖液或含鹽的流動相,,實驗完成后應用10%的甲醇/水沖洗30分鐘,,洗掉色譜柱中的鹽,再用甲醇沖洗30分鐘,。注意:不能用純水沖洗柱子,,應該在水中加入10%的甲醇,防止將填料沖塌陷,。
(2)長期保存色譜柱:
如色譜柱要長時間保存,,必須存于合適的溶劑下。對于反相柱可以儲存于純甲醇或乙腈中,,正相柱可以儲存于嚴格脫水后的純正己烷中,,離子交換柱可以儲存于水(含防腐劑*或柳硫汞)中,并將購買新色譜柱時附送的堵頭堵上,。儲存的溫度是室溫,。
3、色譜柱的再生
因為色譜柱是消耗品,,隨著使用時間或進樣次數(shù)的增加,,會出現(xiàn)色譜峰高降低,峰寬加大或出現(xiàn)肩峰的現(xiàn)象,,一般來說可能是柱效下降,。
(1)、反相柱的再生:依次采用20-30倍的色譜柱體積的甲醇:水=10:90 (V/V),,乙腈,,異丙醇作為流動相沖洗色譜柱,,完成后再以相反順序沖洗色譜柱,。
(2)、正相柱的再生:依次以20-30倍色譜柱的體積的正己烷,、異丙醇,、二氯甲烷、甲醇作為流動相沖洗色譜柱,,然后再以相反的順序沖洗色譜柱,。要注意上述溶劑必須嚴格脫水。
4,、色譜柱在使用過程中易出現(xiàn)的問題和解決辦法
色譜柱在使用中zui常見的問題就是柱壓升高,,如果柱壓是在長時間使用過程中緩慢增加,,屬于正常現(xiàn)象,。但柱壓在使用過程中突然升高(系統(tǒng)管路堵塞及壓力傳感器故障除外),,可能的原因有如下幾點:
(1)色譜柱頭的過濾篩板堵塞或污染;
(2)色譜柱頭的填料被樣品污染,;
(3)色譜柱內(nèi)緩沖液中的鹽遇到高濃度的甲醇或其他有機溶劑,,形成結(jié)晶析出;
(4)流動相PH值過大或過小使固定相結(jié)構(gòu)破壞或溶解,。
解決辦法如下:
(1)如確定是色譜柱頭的過濾篩板被污染,,可以將色譜柱反方向用甲醇沖洗至正常壓力,或者卸下色譜柱頭,,將其放在10%的稀硝酸內(nèi)超聲清洗10分鐘,,后再用純水超聲10分鐘,重新裝入色譜柱,。
(2)如確定色譜柱頭的填料被污染,,將柱頭螺絲卸下,挖出柱內(nèi)前段被污染的填料,,用相同的柱填料重新填入,,仔細修復后,重新安裝上柱頭螺絲,。
(3)如確定定是鹽結(jié)晶,,用10%的甲醇/水沖洗色譜柱使柱內(nèi)鹽全部溶解,再換高濃度甲醇,。
(4)如果因PH值使用不當,,很難恢復。
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