液相色譜柱基礎知識

有關色譜柱的內容，我們做過打開色譜柱知識“魔法口袋”、如何選擇液相色譜柱保護柱？、色譜柱的使用和維護12要點、你可能遇到的360°全景式色譜柱問題、色譜柱保養心得等內容，今天我們把有關色譜柱的相關知識進行梳理，打包奉上，以饗各位。

今天推送的主要內容包括：

11

月

23

日

周

四

液相色譜柱基本理論知識

常用液相色譜柱維護與保養

液相色譜柱常見問題分析與解決方案

因內容較多，為了方便小伙伴們閱讀，我們進行了拆分，變為本期的三篇推送。

下面，讓我們先來學習基本理論知識——

液相色譜柱基本理論知識

（一）液相色譜儀與液相色譜柱

液相色譜儀由高壓液體泵分離系統、檢測器及液相色譜柱（含柱溫控制系統）等三部分組成。其中液相色譜柱的正確使用，是液相色譜工作的關鍵，也是采用液相色譜方法獲得準確實驗數據的必由之路。

一套無論多么完美的液相色譜儀，如果得不到優質的色譜柱支持，也只能成為一臺液體輸送泵而已，毫無價值可言。反之，一根無論多么好的色譜柱，如果得不到完美的液相色譜儀的控制，其作用與價值也會大打折扣。所以，液相色譜儀的性能決定了液相色譜的技術控制性能和數據采集與處理性能；液相色譜柱的性能直接關系到分離分析的準確性與適用性，必須達到很高的性能才能為科學實驗提供強有力的數據支持。二者必然相互影響相互促進。

（二）液相色譜柱的結構及主要功能

液相色譜柱由柱管、壓帽、卡套（密封環）、篩板（濾片）、接頭、螺絲（封頭）與柱填料等組成。

? 柱管：多用不銹鋼制成，若果使用時柱壓不高于70kg/cm2時，也可采用厚壁玻璃或石英管，管內壁要求有很高的光潔度。用于柱填料的裝填。

? 壓帽：即色譜柱兩端套合于柱管端外壁的塑性圓柱帽，中部有小孔，多為聚四氟乙烯制成，用于固定篩板。

? 密封環：位于接頭螺旋環內壁的彈性環，多為聚四氟乙烯制成，用于色譜柱兩端壓帽與柱外壁的密封。

? 篩板：位于色譜柱兩端緊貼柱管端的篩網狀薄片，由燒結不銹鋼或鈦合金制成，孔徑取決于填料粒度，一般為0.2~20&um(5~10&um)。用于防止填料從柱管內漏出。

? 接頭：柱兩端連接流動相與柱管的中空環套，由不銹鋼制成。用于柱管路聯通與柱端高壓固定。

? 封頭：柱兩端的密封螺絲，用于保存色譜柱時封頭。

? 柱填料：裝填于柱管內的固定相擔體，其直接決定了色譜柱的類型與用途，是色譜柱的核心。多為無定形或球形硅膠基質，也有環糊精、活性炭、聚苯乙烯-二乙烯基苯、聚甲基丙酸酯、氧化鋁等基質。用于色譜分離。

（三）液相色譜柱的分類及應用范圍

分類方法很多，可按鍵合相類型、用途（分析型與制備型）、基質種類等進行分類。

1 硅膠基質柱（4大類）

目前，分析型液相色譜柱多為硅膠基質柱，細分為：

? 高純硅膠柱：以高純度硅烷化硅膠（Silica）為填料，應用范圍較廣，但只能在PH2.0-7.5，小于60度的條件下使用。又由于強極性硅羥基（Si-OH)的次級保留效應較強，所以應用受到局限，已被鍵合相柱所取代。

? 反相硅膠柱：是以硅烷化硅膠為基質，表面鍵合弱極性官能團的固定相。目前多用C18（ODS）、C8（MOS）、C4（B）、C6H5（phenyl，苯基）等。用于分離大多數有機化合物，應用范圍最廣。

?正相硅膠柱：是以硅烷化硅膠為基質，表面鍵合極性官能團的固定相。目前較多的為：NH2—（氨基）、CN—（氰基）、DIOL（二羥基，也常做HILIC單獨分類列出，多用于分離有機酸、蛋白質等）。多用于分離光學異構體和反相柱子不能分離的極性比較大的物質。

? 離子交換柱：是以硅烷化硅膠為基質，以磺化交聯鍵合強陽/陰離子基團（磺酸鹽/季銨堿）的固定相，又分為強酸性、強堿性、弱酸性、弱堿性等不同規格。用于分離解離性較強的有機鹽類化合物。（注意：不要同離子色譜混淆，離子色譜主要是分離無機鹽類化合物或某些帶點離子。）

2 聚合物基質柱

聚合物基質柱是指采用聚苯乙烯—二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸脂、多孔性微球蛋白等聚合物凝膠作為主要填料的一類色譜柱。其相對于硅膠柱具有更強的疏水性及更寬泛的pH范圍（1.0～14.0），但柱效較低，目前主要應用于凝膠滲透色譜（GPC）、凝膠過濾色譜（GFC）及分子排阻色譜（MEC）。主要用于分離蛋白質類等大分子化合物。

3 其他無機物填料柱

這類色譜柱僅限于特殊用途，主要有石墨化碳、氧化鋁（Al2O3）、氧化鋯（ZrO2）等填料。不需要進行表面改性，其自身表面即可對各類化合物有強保留。可在任意pH（氧化鋁除外，不能大于12.0）及高溫度（可達100℃）下使用。其中，石墨化碳填料柱能分離多種化合物，主要用于分離幾何異構體；氧化鋁柱剛性強，柱床穩定，可分離多種化合物且多用于制備色譜；氧化鋯柱較氧化鋁柱有更強的pH適用范圍及能耐受更高的溫度，但其應用尚待進一步研究。

4 建立色譜柱檔案

應同色譜儀器檔案一樣重視色譜柱檔案，主要內容包括：品牌、型號、系列號、購進日期、購進發票、使用記錄（使用日期、使用人、使用目的、使用情況）、維護保養記錄（老化時間、老化人、故障現象、故障原因、處理方法、處理結果及附圖）等，并以檔案盒形式保存，最好做到專柱專用。

（四）液相色譜柱的應用范圍及特點

1 反相色譜柱

2 正相色譜柱

3 聚合物基質柱

單獨的聚苯乙烯類填料柱主要用于分離蛋白質類等大分子化合物，多用于GPC、GFC、MEC等；若與離子交換基團共鍵則形成離子交換柱，用于分離酸性化合物（磺酸基團）、堿性合物（季銨基團）及藥物代謝產物等。特點：在1＜PH＜13的流動相中穩定；分離峰形較好，柱子壽命較長。

4 其他無機物填料柱

如氧化鋁、石墨化碳、氧化鋯、硅藻土等，主要作制備色譜用。 

（五）液相色譜柱分離機理

（六）液相色譜柱制備工藝簡述

不同品牌色譜柱制備工藝各異，但都可歸納為如下流程（以硅膠柱為例）：

硅烷化硅膠制備（四乙氧基硅烷脫乙基與聚合）→Si-OH 基暴露（ 脫乙基，置換成H）→海綿狀多孔硅膠構造（物理勻質過程）→官能團鍵合（各種官能團與Si-OH鍵合）→端基封口（對殘余的Si-OH用小分子的氯-甲基、氯-乙基鍵合 ）→潤濕混合（加乙醇等調勻，其配方各廠家均有ZL保護）→裝填（機械裝填或手工裝填，層層裝填，壓緊，潤濕）→高壓平衡（軸向加壓或徑向加壓，各廠家均有ZL保護）→干燥（此步為關鍵工藝步驟，各廠家均有ZL保護）→削平→組件安裝→預平衡→柱效測試流動相平衡→柱效測試→封口→包裝