?色譜柱保養(yǎng)指南：如何精準(zhǔn)判斷是否需要保養(yǎng)及保養(yǎng)要點(diǎn)！
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在了解色譜柱的保養(yǎng)要點(diǎn)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(xué)原理(如吸附、分配、離子交換、分子排阻等)進(jìn)行分離的場所。
1、結(jié)構(gòu)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(hù)內(nèi)部填充物的作用。柱管材料根據(jù)色譜類型和應(yīng)用需求有所不同。在氣相色譜中，常用不銹鋼或玻璃材質(zhì)。不銹鋼柱管具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐高壓性能，能夠承受較高的氣壓，適用于各種復(fù)雜的氣相色譜分析條件;玻璃柱管則具有化學(xué)惰性好、透明度高的特點(diǎn)，便于觀察柱內(nèi)填充物的情況，但機(jī)械強(qiáng)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(xué)穩(wěn)定性較好;PEEK 柱管則具有良好的化學(xué)兼容性，特別是對于一些腐蝕性較強(qiáng)的流動相有較好的耐受性。
（2）固定相：
固定相是色譜柱實(shí)現(xiàn)分離功能的關(guān)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(fā)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(diǎn)、易揮發(fā)的有機(jī)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(diǎn)的有機(jī)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(diǎn)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(tuán)能夠與非極性或弱極性的樣品分子發(fā)生疏水相互作用，從而實(shí)現(xiàn)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(fā)性有機(jī)化合物。它分為填充柱和毛細(xì)管柱。填充柱內(nèi)部填充有固體吸附劑或涂漬有固定液的擔(dān)體，其柱內(nèi)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(xì)管柱的內(nèi)徑很細(xì)，一般在 0.1 – 0.53mm 之間，長度可達(dá)幾十米甚至上百米。毛細(xì)管柱內(nèi)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(fù)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(xué)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(jù)樣品分子的大小進(jìn)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(biāo)大分子線團(tuán)尺寸進(jìn)行排阻分離。手性拆分色譜柱則是利用手性環(huán)境使對映異構(gòu)體間呈現(xiàn)物理特征的差異，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)異構(gòu)體的拆分。
（2）按固定相的形狀和結(jié)構(gòu)分類：
整體柱：整體柱是一種連續(xù)的多孔材料，沒有傳統(tǒng)色譜柱中的顆粒填料。它具有較高的滲透性和傳質(zhì)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(yōu)勢，例如在蛋白質(zhì)組學(xué)等領(lǐng)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(nèi)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(tǒng)中應(yīng)用廣泛，由于其體積小，可以實(shí)現(xiàn)樣品的微量分析，并且能夠與微型化的檢測設(shè)備集成，提高分析系統(tǒng)的便攜性和自動化程度。
為了保證色譜柱的長期穩(wěn)定運(yùn)行和高效分離性能，正確的保養(yǎng)也至關(guān)重要。
3、使用前的注意事項(xiàng)
(1)色譜柱的選擇
應(yīng)根據(jù)分析樣品的性質(zhì)、分離目標(biāo)以及儀器條件等因素，選擇合適類型、規(guī)格和填料的色譜柱。例如，對于極性較強(qiáng)的樣品，宜選用極性色譜柱;對于復(fù)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(xì)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(xiàn)死體積和泄漏現(xiàn)象。同時，注意色譜柱的安裝方向，按照柱身上的標(biāo)識正確連接進(jìn)樣口和檢測器端。
4、使用過程中的保養(yǎng)要點(diǎn)
(1)流動相的選擇與預(yù)處理
適配性：流動相應(yīng)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(xué)吸附的溶劑。例如，硅膠基質(zhì)的色譜柱不宜長時間使用強(qiáng)堿性流動相。
純度與過濾：流動相應(yīng)具有足夠的純度，使用前需通過 0.45 μm 或 0.22 μm 的濾膜進(jìn)行過濾，以去除其中的微小顆粒雜質(zhì)，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(nèi)形成氣泡，導(dǎo)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(jìn)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(yùn)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(yīng)根據(jù)色譜柱的規(guī)格和儀器的性能，合理設(shè)置流速和壓力上限，并定期監(jiān)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(dǎo)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(kuò)散速度減慢，峰形展寬。一般來說，應(yīng)根據(jù)分析方法的要求，將色譜柱溫度保持在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)，并避免溫度的急劇變化。
(3)樣品的預(yù)處理
樣品在進(jìn)樣前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，如過濾、離心、萃取、衍生化等，以去除其中的雜質(zhì)、大分子物質(zhì)和干擾物，防止其在色譜柱內(nèi)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(jìn)樣量，避免過載對色譜柱造成損害。
5、使用后的清洗與維護(hù)
(1)沖洗程序
分析結(jié)束后，應(yīng)及時用合適的溶劑對色譜柱進(jìn)行沖洗，以去除殘留在柱內(nèi)的樣品、雜質(zhì)和流動相。沖洗溶劑的選擇應(yīng)根據(jù)色譜柱的類型和分析樣品的性質(zhì)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(jī)相溶劑進(jìn)行沖洗，最后用純有機(jī)溶劑進(jìn)行保存。
(2)柱效監(jiān)測
定期對色譜柱的柱效進(jìn)行監(jiān)測，可通過測定理論塔板數(shù)、峰對稱性、分離度等參數(shù)來評估色譜柱的性能變化。如發(fā)現(xiàn)柱效明顯下降，應(yīng)及時查找原因并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)或再生，如更換柱頭填料、反向沖洗等。
6、存放注意事項(xiàng)
(1)存放環(huán)境
色譜柱應(yīng)存放在干燥、通風(fēng)、避光且溫度適宜的環(huán)境中，避免長時間暴露在高溫、高濕、強(qiáng)光或有化學(xué)腐蝕性氣體的環(huán)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(yīng)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(zhì)進(jìn)入柱內(nèi)，影響色譜柱的性能。
色譜柱的保養(yǎng)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(hù)、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(jié)果的準(zhǔn)確性、重復(fù)性和穩(wěn)定性。
7、可以從以下幾個方面判斷色譜柱是否需要保養(yǎng)：
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(yù)測地延長或縮短，連續(xù)運(yùn)行相同樣品時保留時間不穩(wěn)定，重現(xiàn)性差，可能是色譜柱性能下降，需要保養(yǎng)。
●峰形和峰面積變化：峰形變差，如出現(xiàn)拖尾、前傾、峰分裂或變寬等情況;峰面積減小，導(dǎo)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(jìn)行保養(yǎng)。
●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(yǎng)。
2、儀器運(yùn)行參數(shù)方面
●基線噪音增加：基線噪音明顯增大，可能是色譜柱內(nèi)有雜質(zhì)殘留、固定相流失或系統(tǒng)其他部件存在問題影響到色譜柱，此時需要對色譜柱進(jìn)行檢查和保養(yǎng)。
●系統(tǒng)壓力變化：在其他條件不變的情況下，系統(tǒng)壓力升高，可能是色譜柱堵塞，如流動相中的雜質(zhì)在柱內(nèi)積累、樣品中的大分子物質(zhì)吸附在填料上;壓力降低則可能是色譜柱出現(xiàn)泄漏或填料塌陷等情況，都需要對色譜柱進(jìn)行維護(hù)。
3、其他方面
●使用時間和進(jìn)樣次數(shù)：根據(jù)色譜柱的類型、固定相的性質(zhì)以及使用條件等，達(dá)到一定的使用時間或進(jìn)樣次數(shù)后，即使未出現(xiàn)明顯的性能問題，也應(yīng)考慮進(jìn)行保養(yǎng)，以預(yù)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(jīng)過常規(guī)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(jīng)損壞或老化嚴(yán)重，需要進(jìn)一步評估是否需要更換色譜柱或采取更深入的修復(fù)措施。
●樣品的性質(zhì)和前處理情況：若分析的樣品成分復(fù)雜、含有高沸點(diǎn)、高極性、大分子或強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)，容易對色譜柱造成污染和損害，需要在使用后及時進(jìn)行清洗和保養(yǎng)。此外，如果樣品前處理不當(dāng)，如未經(jīng)過過濾、離心、萃取等處理，雜質(zhì)進(jìn)入色譜柱，也會影響色譜柱的性能，增加保養(yǎng)的頻率。
發(fā)布于: 2025-01-02