色谱柱按用途可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(常用 4.6mm), 柱长 10~30cm; ②窄径柱(narrow bore,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。
常见的分配柱填料: 碳十八柱 (ODS/C18)、 碳八柱(MOS/C8)、 碳六柱(Hexyl/C6)、碳四柱(Butyl/C4)、 碳一柱(Methyl/C1)、 阴离子交换柱(SAX)、阳离子交换柱(SCX)、 苯基柱(Phenyl)、 氨基柱(Amino/NH2)、氰基柱(Cyano/CN/Nitrile)
常见的吸附柱填料: 硅胶柱
色谱柱的安装
1、 首先应确认柱和仪器的接头以及管路是否匹配。为减少死体积、进样阀、 柱子、检测器之间的连接管路内径尽可能使用内径较小的管线,同时控制进样器、色谱柱和检测器之间连接管线的长度。安装色谱柱之前,确认流路系统中的溶剂是否正常。对分析较复杂的样品建议安装保护柱。
2、 为了使色谱柱与仪器系统达最佳的连接效果,应尽量使用与色谱柱接口相匹配的螺帽和锥形接头,如原来的接头长期匹配其他类型的色谱柱,建议在连接新色谱柱前应检查匹配情况,避免造成色谱柱的损坏或因色谱柱不匹配造成的漏液。
3、 使用 PEEK 材料的通用接头,只需用手拧紧不需要特定扳手,使用压力为 5000psi;使用温度不得超过 80℃。
流动相的选择
1、 在进行样品检测前, 至少使用 20 倍柱体积流动相使色谱柱充分平衡。 流动相一定要使用色谱级别的溶剂。 如使用水相的缓冲液应当天配制以保持新鲜避免细菌产生。
2、 流动相使用前需用微孔滤膜过滤,消除流动相中颗粒对色谱系统和色谱柱的损坏。缓冲液与其他流动相混合后应重新过滤避免溶解度变化造成产生新的沉淀。不应使用纯水作为流动相冲洗 C18 色谱柱, 以免柱性能损坏。添加 5%-10%的有机溶剂冲洗色谱柱,同时可以达到对缓冲盐清洗的作用,还可以使色谱柱更容易平衡。
3、 流动相需脱气后使用, 可避免因气泡导致的泵和检测器的工作不正常。 如果测试时使用的流动相与色谱柱保存使用的流动相有较大区别, 应该使用过度分布的形式进行平衡。避免由于流动相的突然变化造成柱压增加过大或流动相缓冲盐结晶造成对色谱柱和仪器系统的损坏。 正相色谱柱比反相色谱柱需要更长的平衡时间。
样品制备
1、 样品应当尽可能溶解在能与流动相相互溶的溶剂中。除特殊指明外,如使用强溶剂溶解样品柱子的分辨率将可能降低。
2、 样品溶液在进样前应使用针头式过滤器对样品预先过滤。频繁改变流动相组成,会加速降低柱效。
3、 色谱柱由高压匀浆法装填,能承受较高压力。为获得最佳分离效果,使用时请不要超过 200kgf, 而且避免压力突然上升或变化,否则会造成硅胶填料的破坏,减少色谱柱的使用寿命。除特殊要求外最高操作温度不要超过 60℃。
保存操作
1、 如果流动相含有酸或无机盐, 应当先用去离子水(20 倍柱体积) 冲洗干净。 然后用用 100%乙腈或甲醇保存色谱柱。 最后用柱子的接头密封, 并放在稳定的环境中存放。
2、 应避免色谱柱受到直接的机械冲击或摔落, 避免造成色谱柱性能的降低。
色谱柱的再生:
用相当于 20 倍柱体积的溶剂按下列顺序冲洗柱子, 建议按柱子的箭头方向冲洗, 尽可能不反冲。冲洗时使用的的参考溶剂顺序是水、甲醇、氯仿、异丙醇。
注意事项
色谱柱的正确使用和维护十分重要,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 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。
② 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。
③ 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。
④ 选择使用适宜的流动相(尤其是 pH),以避免固定相被破坏。有时可以在进样器前面连接一预柱,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。
⑤ 避免将基质复杂的样品尤其是生物样品直接注入柱内, 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。
⑥ 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。