?色譜柱保養指南：如何精準判斷是否需要保養及保養要點！
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在了解色譜柱的保養要點前，我們要先來了解一下什么是色譜柱：
色譜柱是一種填充有固定相(可以是固體吸附劑或涂漬在惰性載體上的液體)的管狀裝置。它提供了一個使混合物中的各組分在流動相的推動下，基于不同的物理化學原理(如吸附、分配、離子交換、分子排阻等)進行分離的場所。
1、結構組成方面
（1）柱管：
柱管是色譜柱的外殼，它起到容納固定相和保護內部填充物的作用。柱管材料根據色譜類型和應用需求有所不同。在氣相色譜中，常用不銹鋼或玻璃材質。不銹鋼柱管具有良好的機械強度和耐高壓性能，能夠承受較高的氣壓，適用于各種復雜的氣相色譜分析條件;玻璃柱管則具有化學惰性好、透明度高的特點，便于觀察柱內填充物的情況，但機械強度相對較弱。在液相色譜中，柱管材料也有不銹鋼和塑料(如聚醚醚酮，PEEK)等。不銹鋼柱管在液相色譜中同樣可以承受較高的壓力，而且化學穩定性較好;PEEK 柱管則具有良好的化學兼容性，特別是對于一些腐蝕性較強的流動相有較好的耐受性。
（2）固定相：
固定相是色譜柱實現分離功能的關鍵部分。它可以是固體吸附劑，例如硅膠。硅膠表面具有豐富的硅羥基，這些硅羥基可以與樣品分子發生吸附作用。在氣相色譜中，硅膠可以作為吸附劑分離一些低沸點、易揮發的有機化合物;在液相色譜中，硅膠也是正相色譜柱常用的固定相材料，用于分離極性化合物。固定相也可以是涂漬在惰性載體上的液體，如在氣相色譜的填充柱中，將一些高沸點的有機液體(如聚乙二醇)涂漬在硅藻土等惰性載體上，作為固定相用于分離不同沸點范圍的化合物。在液相色譜的反相色譜柱中，最常見的固定相是鍵合有不同長度碳鏈(如 C18、C8 等)的硅膠，這些碳鏈基團能夠與非極性或弱極性的樣品分子發生疏水相互作用，從而實現分離。
2、分類角度
（1）按色譜類型分類：
氣相色譜柱：主要用于分離和分析氣體或揮發性有機化合物。它分為填充柱和毛細管柱。填充柱內部填充有固體吸附劑或涂漬有固定液的擔體，其柱內徑較大，一般在 2 – 6mm 左右，長度通常在 1 – 5m 之間。填充柱具有較高的柱容量，能夠處理較大量的樣品，但柱效相對較低。毛細管柱的內徑很細，一般在 0.1 – 0.53mm 之間，長度可達幾十米甚至上百米。毛細管柱內壁涂漬有固定液或固定相，由于其高的長徑比，具有很高的柱效和分離能力，能夠分離非常復雜的混合物，但柱容量較小。
液相色譜柱：用于分離和分析液體樣品中的各種化合物。包括反相色譜柱、正相色譜柱、離子交換色譜柱、分子排阻色譜柱和手性拆分色譜柱等。反相色譜柱是最常用的液相色譜柱，其固定相是非極性或弱極性的，如 C18、C8 等鍵合硅膠，流動相是極性溶劑，主要用于分離非極性或弱極性化合物。正相色譜柱的固定相是極性的，如硅膠、氨基鍵合硅膠等，流動相是非極性或弱極性溶劑，適用于分離極性化合物。離子交換色譜柱以離子交換樹脂或化學鍵合離子交換劑為固定相，通過離子交換作用分離離子或可離解的化合物。分子排阻色譜柱根據樣品分子的大小進行分離，利用色譜柱填充劑的高分子凝膠孔隙大小，對分析目標大分子線團尺寸進行排阻分離。手性拆分色譜柱則是利用手性環境使對映異構體間呈現物理特征的差異，從而實現光學異構體的拆分。
（2）按固定相的形狀和結構分類：
整體柱：整體柱是一種連續的多孔材料，沒有傳統色譜柱中的顆粒填料。它具有較高的滲透性和傳質效率，能夠在高流速下保持較低的柱壓，同時具有良好的分離性能。整體柱在快速分離和高通量分析方面具有優勢，例如在蛋白質組學等領域，用于快速分離生物大分子。
微柱和納柱：微柱和納柱的尺寸較小，其內徑通常在微米或納米級別。這些小型色譜柱在微流控芯片等微型分析系統中應用廣泛，由于其體積小，可以實現樣品的微量分析，并且能夠與微型化的檢測設備集成，提高分析系統的便攜性和自動化程度。
為了保證色譜柱的長期穩定運行和高效分離性能，正確的保養也至關重要。
3、使用前的注意事項
(1)色譜柱的選擇
應根據分析樣品的性質、分離目標以及儀器條件等因素，選擇合適類型、規格和填料的色譜柱。例如，對于極性較強的樣品，宜選用極性色譜柱;對于復雜混合物的分離，可能需要選擇具有較高柱效和選擇性的色譜柱。
(2)檢查與安裝
在安裝前，仔細檢查色譜柱外觀是否有損壞，如柱體破裂、填料泄漏等。安裝過程中，要確保色譜柱連接緊密，避免出現死體積和泄漏現象。同時，注意色譜柱的安裝方向，按照柱身上的標識正確連接進樣口和檢測器端。
4、使用過程中的保養要點
(1)流動相的選擇與預處理
適配性：流動相應與色譜柱的填料和分析樣品相互兼容，避免使用會對填料造成溶解、侵蝕或化學吸附的溶劑。例如，硅膠基質的色譜柱不宜長時間使用強堿性流動相。
純度與過濾：流動相應具有足夠的純度，使用前需通過 0.45 μm 或 0.22 μm 的濾膜進行過濾，以去除其中的微小顆粒雜質，防止堵塞色譜柱的填料孔隙，影響柱壓和分離效果。
脫氣處理：流動相中的溶解氣體會在柱內形成氣泡，導致基線噪聲增大、柱壓波動甚至分離異常。可采用超聲脫氣、在線脫氣或氦氣鼓泡等方法對流動相進行脫氣處理。
(2)操作條件的控制
流速與壓力：避免在過高的流速和壓力下運行色譜柱。流速過快可能會使柱壓升高，加速填料的磨損和柱床的塌陷;而壓力過高則可能超出色譜柱的耐壓范圍，損壞色譜柱。應根據色譜柱的規格和儀器的性能，合理設置流速和壓力上限，并定期監測柱壓變化。
溫度：控制好色譜柱的工作溫度，溫度過高可能會導致填料的流失和固定相的降解，影響色譜柱的壽命和分離性能;溫度過低則可能使樣品的擴散速度減慢，峰形展寬。一般來說，應根據分析方法的要求，將色譜柱溫度保持在一個穩定的范圍內，并避免溫度的急劇變化。
(3)樣品的預處理
樣品在進樣前應進行適當的預處理，如過濾、離心、萃取、衍生化等，以去除其中的雜質、大分子物質和干擾物，防止其在色譜柱內殘留和積累，影響柱效和分離效果。同時，要注意控制樣品的濃度和進樣量，避免過載對色譜柱造成損害。
5、使用后的清洗與維護
(1)沖洗程序
分析結束后，應及時用合適的溶劑對色譜柱進行沖洗，以去除殘留在柱內的樣品、雜質和流動相。沖洗溶劑的選擇應根據色譜柱的類型和分析樣品的性質而定，一般先用高比例的水相溶劑沖洗，再逐漸過渡到高比例的有機相溶劑進行沖洗，最后用純有機溶劑進行保存。
(2)柱效監測
定期對色譜柱的柱效進行監測，可通過測定理論塔板數、峰對稱性、分離度等參數來評估色譜柱的性能變化。如發現柱效明顯下降，應及時查找原因并采取相應的措施進行修復或再生，如更換柱頭填料、反向沖洗等。
6、存放注意事項
(1)存放環境
色譜柱應存放在干燥、通風、避光且溫度適宜的環境中，避免長時間暴露在高溫、高濕、強光或有化學腐蝕性氣體的環境中，防止色譜柱的填料和柱體受到損壞。
(2)柱頭密封
在存放色譜柱時，應使用配套的柱頭密封帽將色譜柱的兩端密封好，防止空氣中的水分和雜質進入柱內，影響色譜柱的性能。
色譜柱的保養貫穿于色譜分析的全過程。通過在使用前的正確選擇和安裝、使用過程中的精心操作和維護、使用后的及時清洗以及妥善的存放，能夠有效延長色譜柱的使用壽命，保證色譜分析結果的準確性、重復性和穩定性。
7、可以從以下幾個方面判斷色譜柱是否需要保養：
1、色譜柱性能方面
●保留時間變化：若保留時間顯著且不可預測地延長或縮短，連續運行相同樣品時保留時間不穩定，重現性差，可能是色譜柱性能下降，需要保養。
●峰形和峰面積變化：峰形變差，如出現拖尾、前傾、峰分裂或變寬等情況;峰面積減小，導致檢測靈敏度下降，這可能意味著色譜柱的填料受損、柱效降低或存在污染，需要進行保養。
●分離效率降低：相鄰峰之間的分離度變小，無法有效分離，峰寬增加，說明色譜柱的選擇性和柱效下降，可能是由于色譜柱老化、填料流失或污染等原因引起，需要及時保養。
2、儀器運行參數方面
●基線噪音增加：基線噪音明顯增大，可能是色譜柱內有雜質殘留、固定相流失或系統其他部件存在問題影響到色譜柱，此時需要對色譜柱進行檢查和保養。
●系統壓力變化：在其他條件不變的情況下，系統壓力升高，可能是色譜柱堵塞，如流動相中的雜質在柱內積累、樣品中的大分子物質吸附在填料上;壓力降低則可能是色譜柱出現泄漏或填料塌陷等情況，都需要對色譜柱進行維護。
3、其他方面
●使用時間和進樣次數：根據色譜柱的類型、固定相的性質以及使用條件等，達到一定的使用時間或進樣次數后，即使未出現明顯的性能問題，也應考慮進行保養，以預防潛在的問題并延長色譜柱的使用壽命。
●清洗和再生效果：如果色譜柱經過常規的清洗和再生程序后，性能沒有明顯改善，仍然存在保留時間變化、峰形異常、分離度下降等問題，可能是色譜柱的填料已經損壞或老化嚴重，需要進一步評估是否需要更換色譜柱或采取更深入的修復措施。
●樣品的性質和前處理情況：若分析的樣品成分復雜、含有高沸點、高極性、大分子或強腐蝕性的物質，容易對色譜柱造成污染和損害，需要在使用后及時進行清洗和保養。此外，如果樣品前處理不當，如未經過過濾、離心、萃取等處理，雜質進入色譜柱，也會影響色譜柱的性能，增加保養的頻率。
發布于: 2025-01-02