每一根色譜柱都有一個大致的進(jìn)樣針數(shù)壽命,理論上可以有一個規(guī)定,達(dá)到進(jìn)樣多少針,就強(qiáng)制報(bào)廢。
不過好像并沒有這樣的規(guī)定,那么也可以作為一個參考,當(dāng)色譜柱的柱性能參數(shù)(就是常說的理論塔板數(shù)、分離度、拖尾因子等等)不達(dá)標(biāo)時(shí),參照進(jìn)樣針數(shù)判斷是柱子壽命到了,屬于不可逆因素,只能換柱子。
還是其它原因,如流動相配制錯誤,或者流動相變質(zhì)了,也可能稀釋液強(qiáng)度太大,也可能是方法就是錯的,也可能是樣品本身問題。
不過色譜柱的累積性損壞自然不是一朝一夕的事,柱性能是緩慢下降的,但是沒有一個特定的標(biāo)準(zhǔn),要看具體的分析方法,而且跟柱型號也有關(guān)系。
常規(guī)的分析方法下C18柱壽命是很長的,因?yàn)镃18柱是目前技術(shù)最先進(jìn),質(zhì)量最可靠,使用最廣泛的色譜柱,在常規(guī)分析方法下,基本上不會損壞。
但是如果流動相比較特殊,如高鹽、高pH>8、低pH<1、高柱溫、高比例水相、高比例有機(jī)相等等,色譜柱的損壞就會相應(yīng)地加劇。
這些可以算作是化學(xué)損傷,如果是操作不當(dāng),例如,流動相和樣品溶液沒有過濾,或者撞擊色譜柱等,也會造成物理損傷,也會嚴(yán)重影響色譜柱壽命,甚至是“一招斃命”。
前面提到了柱型號,不同型號的色譜柱壽命當(dāng)然也不一樣,跟前面說到的C18類似的,CN柱、苯基柱等鍵合硅膠柱都具有較長的使用壽命。
不過所有基于硅膠基質(zhì)的色譜柱都有一個天生的弱點(diǎn),就是硅膠是能被水溶解的,雖然溶解度很小,但是長年累月使用,尤其在反相色譜系統(tǒng)中,累加了高鹽、高pH、高柱溫、高比例水相等方法參數(shù)后,硅膠的流失尤為明顯。
不過,是有一種方法可以解決這個問題的,就是在色譜柱前加一個柱芯與色譜柱類型相同的預(yù)柱,也叫保護(hù)柱,當(dāng)流動相里溶解預(yù)柱里的硅膠飽和以后,就不再侵蝕色譜柱的硅膠,從而大大延長色譜柱壽命。不過不到萬不得已還是不要使用特別苛刻的流動相,要知道預(yù)柱的柱芯也是很貴的,那就是一根較短的色譜柱啊,就算保住了色譜柱,經(jīng)常換柱芯也是吃不消的。
但是,有一些類型的色譜柱,天生就是短命鬼,例如NH2柱,有時(shí)候好不容易平衡好系統(tǒng),進(jìn)個幾十針樣就OVER了,像是一次性的。就像焰火,它華麗的現(xiàn)身,轉(zhuǎn)瞬就湮滅了。
這些就留待色譜柱專家們?nèi)ラ_發(fā)更加穩(wěn)定可靠的新填料了。
還有一類柱子,就是手性分離柱,這在醫(yī)藥行業(yè)是很大的一個應(yīng)用。
通常手性色譜柱是正相柱,這就要求我們在使用手性柱之前要先把系統(tǒng)置換干凈,再接上柱子用流動相沖洗平衡進(jìn)樣。
通常是甲醇、異丙醇、正已烷+異丙醇、流動相這樣的順序,如果忘記這個過程,會造成很大的麻煩。
而且有一些手性柱是涂敷柱,例如淀粉、纖維素等大分子涂敷柱非常怕水,如果系統(tǒng)中原來的反相流動相沒有置換干凈,就會對色譜柱造成不可逆損傷,甚至報(bào)廢。
近年來,科學(xué)家也開發(fā)出了鍵合的手性柱,相比較要穩(wěn)定的多,甚至也可以應(yīng)用反相色譜系統(tǒng)。
使用后對色譜柱的沖洗保存也比較重要,使用了緩沖系統(tǒng)的尤其要注意。
這里推薦一個反相色譜系統(tǒng)的通用沖洗流程:將所有通道置換成含有較低有機(jī)相比例的水相中,比如10-30%乙腈或甲醇,然后沖洗1個小時(shí),然后再梯度增加有機(jī)相比例,各沖洗一定時(shí)間,最終保留在高有機(jī)相比例的沖洗液里。
低有機(jī)相比例的沖洗液是為了盡可能地沖洗緩沖鹽。
通常低壓梯度洗脫的液相色譜儀采用的是四元泵,就是單泵四通道,比例閥混合。
這種混合方式有個弊端,就是混合效果差,因?yàn)楦魍ǖ啦煌壤峭ㄟ^開關(guān)各通道閥的時(shí)間來控制的。
打比方乙腈:緩沖鹽=50:50,如果流速是1.0mL/min,并不是說乙腈和緩沖鹽以各0.5mL/min的流速來混合;而是流速一直是1.0mL/min,但是在往復(fù)泵一個來回的時(shí)間內(nèi),兩個通道分別打開一半的時(shí)間,也就是說系統(tǒng)管道里是一段乙腈、一段緩沖鹽。
這樣就會造成鹽的析出。所以,往往是兩通道混合,就算沒有用緩沖鹽,還是建議先按比例混合好了,然后走單通道,否則的話一樣會造成鹽析出,或者基線波動。走梯度洗脫的話,往往會把有機(jī)相通道(B)中加入一定比例的水,或者把水相通道(A)配成梯度洗脫的初始比例,把有機(jī)相通道(B)配成梯度洗脫最終的比例。
這里有兩點(diǎn)需要說明:
第一:一般認(rèn)為,色譜系統(tǒng)包括色譜柱的沖洗甚至保存,都可以使用流動相,只是不加緩沖鹽、酸堿等。例如上面提到的乙腈:緩沖鹽=50:50,做完樣品以后,就可以用50%乙腈/水來沖洗保存。
有一些品牌色譜柱,建議如果不是含鹽或者強(qiáng)酸強(qiáng)堿,一般不建議沖洗。
不過這只適合短期保存,也就是沒隔多久又要再次使用。
長期不用的色譜系統(tǒng)包括色譜柱還是應(yīng)該沖洗后保存在高比例低極性溶劑體系中。
一般建議正相系統(tǒng)保存在正已烷:異丙醇=90:10,反相系統(tǒng)保存在乙腈:水=90:10或者100%乙腈中。
第二:隨著快速分離色譜柱的發(fā)展,很多的低粒徑色譜柱得到應(yīng)用,而且往往柱溫也較高,通常達(dá)到50度或以上,這種色譜系統(tǒng)通常柱壓也較高,貿(mào)然用高比例水相沖洗可能會導(dǎo)致系統(tǒng)超壓。
可以先用流動相沖洗,或者斷開色譜柱,用高比例水相沖洗系統(tǒng),再接上柱子逐步提高有機(jī)相比例沖洗,也可以先調(diào)低流速沖洗。
而且,最好待沖洗快要結(jié)束時(shí)再降低柱溫。
下面說說氣相色譜柱,現(xiàn)如今填充柱幾乎退出了歷史,人們說起氣相色譜柱自然就是石英毛細(xì)管柱。
相比較液相色譜柱,感覺氣相柱要簡單的多,而且,往往氣相柱各型號之間的專屬也不那么強(qiáng),往往一個樣品用多種色譜柱分析,通過調(diào)整溫度程序,也可以得到相類似的分析結(jié)果。結(jié)合到本文標(biāo)題,氣相色譜柱的進(jìn)樣針數(shù)同樣也僅供參考,不能作為色譜柱壽命的唯一參數(shù),影響氣相色譜柱的壽命的因素基本為高溫、高溫時(shí)間、樣品中的高沸物(包括一些在不適合的方法中,樣品的分解或聚合物)、載氣純度等。
常規(guī)的氣相色譜柱通常是石英管表面涂敷的液體填料,所以一般情況下,氣相色譜的分離其實(shí)是氣化后的樣品在液體填料里的溶解再揮發(fā)的性質(zhì)不同來實(shí)現(xiàn)的。那么既然填料是液體,自然就會揮發(fā)了,氣相色譜柱的壽命最大的影響因素就在這里。氣相色譜柱都會有一個極限溫度,一般使用溫度會在這個極限溫度下的20度左右。通常氣相分析方法是程序升溫的,高溫的溫度和保留時(shí)間決定了每一次進(jìn)樣對色譜柱的影響。不過不同類型的色譜柱因?yàn)槠涮盍系男再|(zhì)不同,其極限溫度也不同,自然最高使用溫度就不同。反過來說,在相同使用溫度下,其壽命也不相同。
不管什么分析方法都要盡可能的真實(shí)反應(yīng)樣品里的溶劑及所有物質(zhì)的含量, 氣相色譜分析樣品的首要條件是,樣品要能被氣化,就是進(jìn)樣口溫度及程序終溫要大于樣品的沸點(diǎn)(這也不是絕對的),當(dāng)樣品中有高沸點(diǎn)的物質(zhì),甚至是無機(jī)鹽、機(jī)械雜質(zhì),不能被氣化留在了襯管里,甚至留在了色譜柱中,就會對色譜柱有損傷。這種情況最好是要處理一下樣品,萃取、蒸餾、過濾都是常用的方法。如果實(shí)在無法避免,就要經(jīng)常更換隔墊、襯管玻璃毛等,過一定時(shí)間還要把色譜柱前段割一段下來,通常是1米左右。除了這些,還應(yīng)注意對樣品性質(zhì)的了解,如果樣品的熱穩(wěn)定性差,進(jìn)樣分析過程中發(fā)生了分解或者聚合,產(chǎn)生高沸物就會對色譜柱產(chǎn)生很大影響,如果這些物質(zhì)不能被溶劑沖洗的話,這種損傷就是不可逆的,而且分析結(jié)果也不準(zhǔn)確。這種情況下就要適當(dāng)?shù)慕档蜏囟?,直到不發(fā)生這種反應(yīng)?;蛘邠Q其它的分析方法。
通常我們使用的載氣是高純氮?dú)?,原因就兩個字——便宜!但是,排除經(jīng)濟(jì)因素,這并不是一個最佳的選擇。因?yàn)榈獨(dú)獾纳a(chǎn)就是液態(tài)空氣蒸發(fā)來的,但是因?yàn)榈獨(dú)夂脱鯕庑再|(zhì)接近,一般很難杜絕高純氮?dú)饫锖猩倭康难鯕?。氧氣在高溫柱對整個氣相色譜系統(tǒng)包括色譜柱都會產(chǎn)生不良影響。所以一般儀器廠家還是建議使用高純氦,尤其在進(jìn)行計(jì)量、驗(yàn)證等高標(biāo)準(zhǔn)分析時(shí),不過一瓶高純氦可以換5瓶高純氮,一般用戶還是選擇使用高純氮?dú)?。其?shí)從儀器性能來講,也可以使用高純氫氣作為載氣,低含氧量、低背景、低廉的價(jià)格都是不錯的選擇,當(dāng)然一般考慮到氫氣的泄漏以及儲運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn),往往被用戶所排除。不過,帶TCD檢測器的氣相色譜往往還是使用高純氫氣作為載氣。