色譜柱
| 色譜柱 |
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中文名；色譜柱 外文名；chromatographic column 原料；金屬或玻璃 包括；柱管、壓帽、卡套(密封環) |
色譜柱由柱管、壓帽、卡套（密封環）、篩板（濾片）、接頭、螺絲等組成。[1]
目錄
簡介
色譜柱可分為填充柱和開管柱兩大類。多為金屬或玻璃製作。有直管形、盤管形、U形管等形狀。液相色譜通常均採用填充柱。
色譜柱的分離效果取決於所選擇的固定相，以及色譜柱的製備和操作條件。
色譜是一種分離分析手段，分離是核心，因此擔負分離作用的色譜柱是色譜系統的心臟。對色譜柱的要求是柱效高、選擇性好，分析速度快等。市售的用於HPLC的各種微粒填料如多孔硅膠以及以硅膠為基質的鍵合相、氧化鋁、有機聚合物微球（包括離子交換樹脂）、多孔碳等，其粒度一般為3,5,7,10μm等，柱效理論值可達5~16萬/米。對於一般的分析只需5000塔板數的柱效；對於同系物分析，只要500即可；對於較難分離物質對則可採用高達2萬的柱子，因此一般10~30cm左右的柱長就能滿足複雜混合物分析的需要。
柱效受柱內外因素影響，為使色譜柱達到最佳效率，除柱外死體積要小外，還要有合理的柱結構（儘可能減少填充床以外的死體積）及裝填技術。即使最好的裝填技術，在柱中心部位和沿管壁部位的填充情況總是不一樣的，靠近管壁的部位比較疏鬆，易產生溝流，流速較快，影響沖洗劑的流形，使譜帶加寬，這就是管壁效應。這種管壁區大約是從管壁向內算起30倍粒徑的厚度。在一般的液相色譜系統中，柱外效應對柱效的影響遠遠大於管壁效應。
構造
色譜柱由柱管、壓帽、卡套（密封環）、篩板（濾片）、接頭、螺絲等組成。柱管多用不鏽鋼製成，壓力不高於70 kg/cm2 時，也可採用厚壁玻璃或石英管，管內壁要求有很高的光潔度。為提高柱效，減小管壁效應，不鏽鋼柱內壁多經過拋光。也有人在不鏽鋼柱內壁塗敷氟塑料以提高內壁的光潔度，其效果與拋光相同。還有使用熔融硅或玻璃襯裡的，用於細管柱。色譜柱兩端的柱接頭內裝有篩板，是燒結不鏽鋼或鈦合金，孔徑0.2~20μm（5~10&μm），取決於填料粒度，目的是防止填料漏出。
色譜柱按用途可分為分析型和製備型兩類，尺寸規格也不同：
①常規分析柱（常量柱），內徑2~5mm（常用4.6mm，國內有4mm和5mm），柱長10~30cm；
②窄徑柱（narrow bore，又稱細管徑柱、半微柱semi-microcolumn），內徑1~2mm，柱長10~20cm；
③毛細管柱（又稱微柱microcolumn），內徑0.2~0.5mm；
④半製備柱，內徑>5mm；
⑤實驗室製備柱，內徑20~40mm，柱長10~30cm；
⑥生產製備柱內徑可達幾十厘米。柱內徑一般是根據柱長、填料粒徑和折合流速來確定，目的是為了避免管壁效應。
填料
常見的分配柱填料：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）、陰離子交換柱（SAX)、陽離子交換柱（SCX）、苯基柱（Phenyl）、氨基柱（Amino/NH2）、氰基柱（Cyano/CN/Nitrile）
常見的吸附柱填料：硅膠柱
1、首先應確認柱和儀器的接頭以及管路是否匹配。為減少死體積，進樣閥、柱子、檢測器之間的連接管路內徑儘可能使用內徑較小的管線，同時控制進樣器、色譜柱和檢測器之間連接管線的長度。安裝色譜柱之前，確認流路系統中的溶劑是否正常。對分析較複雜的樣品建議安裝保護柱。
2、為了使色譜柱與儀器系統達最佳的連接效果，應儘量使用與色譜柱接口相匹配的螺帽和錐形接頭，如原來的接頭長期匹配其他類型的色譜柱，建議在連接新色譜柱前應檢查匹配情況，避免造成色譜柱的損壞或因色譜柱不匹配造成的漏液。
3、使用PEEK 材料的通用接頭，只需用手擰緊不需要特定扳手，使用壓力為5000psi；使用溫度不得超過100℃。
流動相
1、在進行樣品檢測前，至少使用20倍柱體積流動相使色譜柱充分平衡。流動相一定要使用色譜級別的溶劑。如使用水相的緩衝液應當天配製以保持新鮮避免細菌產生。
2、流動相使用前需用微孔濾膜過濾,消除流動相中顆粒對色譜系統和色譜柱的損壞。緩衝液與其他流動相混合後應重新過濾避免溶解度變化造成產生新的沉澱。不應使用純水作為流動相衝洗C18色譜柱，以免柱性能損壞（添加5%的有機溶劑沖洗色譜柱，同時可以達到對緩衝鹽清洗的作用。還可以使色譜柱更容易平衡）。
3、流動相需脫氣後使用，可避免因氣泡導致的泵和檢測器的工作不正常。如果測試時使用的流動相與色譜柱保存使用的流動相有較大區別，應該使用過度分布的形式進行平衡。避免由於流動相的突然變化造成柱壓增加過大或流動相緩衝鹽結晶造成對色譜柱和儀器系統的損壞。正相色譜柱比反相色譜柱需要更長的平衡時間。
樣品製備
1、樣品應當儘可能溶解在能與流動相相互溶的溶劑中。除特殊指明外，如使用強溶劑溶解樣品柱子的分辨率將可能降低。
2、樣品溶液在進樣前應使用針頭式過濾器對樣品預先過濾。頻繁改變流動相組成，會加速降低柱效。
3、色譜柱由高壓勻漿法裝填，能承受較高壓力。為獲得最佳分離效果，使用時請不要超過200kgf，而且避免壓力突然上升或變化，否則會造成硅膠填料的破壞，減少色譜柱的使用壽命。除特殊要求外最高操作溫度不要超過60℃。
保存操作
1、如果流動相含有酸或無機鹽，應當先用去離子水（20倍柱體積）沖洗乾淨。然後用用100%乙腈或甲醇保存色譜柱。最後用柱子的接頭密封，並放在穩定的環境中存放。
2、應避免色譜柱受到直接的機械衝擊或摔落，避免造成色譜柱性能的降低。
色譜柱的再生
用相當於20倍柱體積的溶劑按下列順序沖洗柱子，建議按柱子的箭頭方向沖洗，儘可能不反衝。沖洗時使用的的參考溶劑順序是水、甲醇、氯仿、異丙醇。
性能評價
色譜柱的性能除了與固定相性能有關外，還與填充技術有關。在正常條件下，填料粒度>20μm時，干法填充製備柱較為合適；顆粒<20μm時，濕法填充較為理想。填充方法一般有4種：①高壓勻漿法，多用於分析柱和小規模製備柱的填充；②徑向加壓法，Waters專利；③軸向加壓法，主要用於裝填大直徑柱；④干法。柱填充的技術性很強，大多數實驗室使用已填充好的商品柱。
必須指出，高效液相色譜柱的獲得，裝填技術是重要環節，但根本問題還在於填料本身性能的優劣，以及配套的色譜儀系統的的結構是否合理。
無論是自己裝填的還是購買的色譜柱，使用前都要對其性能進行考察，使用期間或放置一段時間後也要重新檢查。柱性能指標包括在一定實驗條件下（樣品、流動相、流速、溫度）下的柱壓、理論塔板高度和塔板數、對稱因子、容量因子和選擇性因子的重複性，或分離度。一般說來容量因子和選擇性因子的重複性在±5%或±10%以內。進行柱效比較時，還要注意柱外效應是否有變化。
參考來源