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技术贴 | 高效液相色谱柱填料选择及使用

发布日期:2020-07-28      浏览次数:452

高效液相色谱是目前应用多的色谱分析方法,其分离效果好坏很大程度上取决于色谱填料的选择。但是色谱填料的选择范围很宽,分别为聚合物填料、硅胶基质填料和其它无机填料。要选择合适的色谱填料,必须对此有一定的认识和了解。

色谱填料的选择

一、硅胶基质填料

硅胶是HPLC填料比较普遍的基质除了具有无机物基质共有的高强度,还提供了一个表面,可以通过成熟的硅烷化技术键合范围很广的配基,制成反相、离子交换、疏水作用、亲水作用或分子排阻色谱。硅胶基质填料适用广泛的溶剂,从极性到非极性。其缺点是在水溶性碱性流动相中不稳定。通常,硅胶基质的填料推荐的常规分析pH范围为2~8。

1、正相色谱

正相色谱用的固定相通常为硅胶(Silica)以及其它具有极性官能团,如胺基团(NH2,APS)和氰基团(CN,CPS)的键合相填料。由于硅胶表面的硅羟基(SiOH)或其它极性基团极性较强,因此,分离的次序是依据样品中各组份的极性大小,即极性较弱的组份先被冲洗出色谱柱。正相色谱使用的流动相极性相对比固定相低,如:正己烷(Hexane)、(Chloroform)、二氯甲烷(Methylene Chloride)等。

2、反相色谱

反相色谱用的填料常是以硅胶为基质,表面键合有极性相对较弱的官能团的键合相。反相色谱所使用的流动相极性较强,通常为水、缓冲液与甲醇、乙腈等的混合物。样品流出色谱柱的顺序是极性较强的组份先被冲洗出,而极性弱的组份会在色谱柱上有更强的保留。

常用的反相填料有:C18(ODS)、C8(MOS)、C4(Butyl)、C6H5(Phenyl)等。

二、聚合物填料

聚合物填料多为聚苯乙烯-二乙烯基苯或聚甲基丙烯酸脂等,其优点是在PH值为1~14均可使用。相对于硅胶基质的C18填料,这类填料具有较强的疏水性,而且大孔的聚合物对蛋白质等样品的分离非常有效。其缺点是相对硅胶基质填料,色谱柱柱效较低。

三、其它无机填料

其它HPLC的无机填料色谱柱也已经商品化由于其特殊的性质,一般仅限于特殊的用途。

如,石墨化碳黑正逐渐成为反向色谱柱填料这种填料的分离不同于硅胶基质烷基键合相,石墨化碳的表面即是保留的基础,不再需其它的表面改性。

该柱填料一般比烷基键合相硅胶或多孔聚合物填料的保留能力更强。石墨化碳可用于分离某些几何异构体,由于在HPLC流动相中不会被溶解,这类柱可在任何PH与温度下使用。

氧化铝也可以用于HPLC。氧化铝微粒刚性强,可制成稳定的色谱柱柱床,其优点是可以在pH高达12的流动相中使用。但由于氧化铝与碱性化合物的作用也很强,应用范围受到一定限制,所以未能广泛应用。

新型色谱氧化锆基质填料也可用于HPLC。商品化的只有聚合物涂层的多孔氧化锆微球色谱柱,应用pH1~14,温度可达100℃。由于氧化锆填料是近几年才开始研究,加之面临的实验难度,其重要用途与优势尚在进行之中。

填料粒度的选择

目前,高效液相色谱柱厂家色谱填料粒度从1 um到超过30 um均有销售,而目前分析分离主要用3um和5um填料进行。

填料的粒度主要影响填充柱的两个参数,即柱效和背压。粒度越小,柱压越大,柱压的增加限制了粒度小于3um的填料应用。

在相同选择性条件下,提高柱效可提高分离度,如果固定相选择是正确,但是分离度不够,那么选用更小的粒度的填料是很有用的。

3um填料填充柱的柱效比相同条件下的5um填料的柱效提高近30%;然而,3um的色谱柱的背压却是5um的2倍。

与此同时,柱效提高意味着在相同条件下可以选用更短的色谱柱,即相同的塔板数或分离能力,但是柱长更短,以缩短分析时间。

另外,可以采用低粘度的溶剂做流动相或增加色谱柱的使用温度,比如用乙腈代替甲醇,以降低色谱柱的压力。

液相色谱柱的使用

色谱柱在使用前,要进行柱的性能测试,并将结果保存起来,作为今后评价柱性能变化的参考。在做柱性能测试时要按照色谱柱出厂报告中的条件进行(出厂测试所使用的条件是适宜的条件),只有这样,测得的结果才有可比性。但要注意:柱性能可能由于所使用的样品、流动相、柱温等条件的差异而有所不同。

1、样品的前处理 

可以使用流动相溶解样品。

使用预处理柱除去样品中的强极性或与柱填料产生不可逆吸附的杂质。

使用0.45 μm的过滤膜过滤除去微粒杂质。

2、流动相的配制

液相色谱是样品组分在柱填料与流动相之间质量交换而达到分离的目的,因此要求流动相具备以下的特点:

流动相对样品具有一定的溶解能力,保证样品组分不会沉淀在柱中(或长期留在柱中)。

流动相与样品不产生化学反应。

流动相的黏度要尽量小,以便得到好的分离效果;降低柱压降,延长泵的使用寿命(可运用提高温度的方法降低流动相的黏度)。

流动相的物化性质要与使用的检测器相适应。如使用UV检测器,使用对紫外吸收较低的溶剂配制。

流动相沸点不要太低,否则容易产生气泡,导致实验无法进行。

在流动相配制好后,一定要进行脱气。除去溶解在流动相中的微量气体既有利于检测,还可以防止流动相中的微量氧与样品发生作用。

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