气相分析中色谱柱作为耗材是非常昂贵的一种,价格几千至万。用户想分摊价格成本的话,只有提高色谱柱的使用次数,那么在日常分析中我们需要认识和做到什么才能提高色谱柱的使用次数和寿命呢?
1色谱柱破损,当柱箱连续地加热和冷却、柱箱风扇的振动和柱架等都会对毛细管造成伤害,最终色谱柱有弱点处破裂或断裂。大内径柱更容易破裂,0.53>0.32>0.25>0.18。
2,热源损伤 超过色谱柱温度上限,会造成色谱柱固定相和管表面加速损坏,色谱柱的过量流失会使活性组分拖尾,降低柱效。有氧存在时,会大大加速热损坏。
3氧气损伤 氧是毛细管柱的大敌,在接近室温下,不会对色谱柱有太大损害,柱温升高时会严重损坏色谱柱。对于极性固定相,即使温度和氧浓度很低时,也会发生严重损坏。虽然,短时间地暴露在空气中,如注射空气或更换隔垫不会有太大问题,但也应避免。在气路上有漏气的地方(如气路、接头和进样器),往往是进入氧气的源头,当色谱柱加热时,就会很快地损坏固定相,会过早地引起固定液的过度流失,致使活性化合物有拖尾,柱效降低。严重的情况下,色谱柱就会完全失效。所以一般载气需要通过捕获肼装置除氧除烃后在进入色谱柱。
4,化学物质损伤 有少数化合物会使固定相遭到破坏。不挥发性化合物,进入色谱柱常常会降低色谱柱的性能,但是不会破坏固定相,有条件时这些沉积的残留物可以用溶剂冲洗而除去,能恢复色谱柱的性能。要避免进入色谱柱的主要化合物是无机及矿物碱和酸,这些矿物碱和酸不会挥发,通常积累在色谱柱的前端,会破坏固定相,使色谱柱固定相过早地大量流失,使活性化合物拖尾,以及使柱效下降,其征兆和热损坏及氧损坏类似。由于化学损坏多发生在色谱柱的前端,所以可把色谱柱的前端切掉0.5~1m,在比较严重的情况下,可以截去5m或更长的一段。如果使用保护柱就会减小色谱柱被损害的长度,但是需要经常处理或更换保护柱。酸或碱还常常会破坏石英管内的去活表面,因而会引起活性化合物的峰形变坏。
⑤污染 气相色谱中,毛细管色谱柱被污染是很普遍的问题,不幸的是,它和各种各样常见的故障相似,常常被错误地判断为其他的故障,虽然被污染了的色谱柱并没有损坏,但已失去效能。通常有两种基本类型的污染物,不挥发性污染物和半挥发性污染物。不挥发性污染残留物不能从色谱柱里洗脱出来,而是累计在色谱柱里,这样它就成为涂渍了残留物的色谱柱,因而影响溶质的分配。而且残留物还会和活性化合物相互作用,甚至造成峰的拖尾,减小峰面积。活性溶质是指那些含有羟基或氨基(一些硫醇基)及醛的物质;半挥发性污染物最后会洗脱出去,但需要几个小时或几天时间,半挥发性污染物和不挥发性残留物一样,它们也会引起峰形变坏和峰面积减小。此外,还常常引起基线不稳定(漂移、噪声增加)或出鬼峰等。污染物时常会来源于气体管路、净化器、密封垫、隔垫的碎屑或其他与样品可能接触的物质,如样品瓶、溶剂、注射器、移液管等,这些类型的污染物可能会突然性地引起故障。
日常过程中我们该怎么做才能保护色谱柱
a要使一根气相色谱柱能够获得更长的使用寿命,最根本的是在于能够正确地安装和操作,形成良好的使用和维护习惯。如定期对管路和压力调节器进行检漏、定期更换隔垫、用高纯度载气、安装氧净化器以及不要待载气钢瓶完全用空再进行更换等,以免系统和氧接触而受氧化损坏;严格和彻底地净化样品,以减少半挥发性和不挥发性残留物对色谱柱的污染。
b使用预柱 在毛细管气相色谱分析中,可以使用一段1~10m的去活石英毛细管作为预柱,减少污染物对色谱柱的损伤。这段去活石英毛细管又被称为空保护柱,它连接在毛细管柱前面。去活石英管没有涂渍任何固定相,只是对管壁表面进行了去活处理,以便减小和溶质的作用,大多数的情况下,空保护柱内外径和色谱柱相同,如果管径不同,最好使用内外径大一些的保护柱,要比使用直径小的效果更好。
毛细管柱再生的几种方法
用载气将色谱柱污染物冲洗出来;
将柱头截去100mm或更长一些;
i若使用交联的色谱柱,可在仪器上反复注射溶剂进行冲洗(常用的溶剂依次为丙酮、甲苯、乙醇、氯仿和二氯甲烷,每次可进样5~10μL);
交联柱在仪器上冲洗无效时,可把柱拆下来用二氯甲烷或氯仿冲洗,溶剂用量视柱的污染程度而定,一般20mL左右。
其他问题考虑
色谱柱再生前应注意的问题当分析出现问题时,不能只考虑是柱问题,而马上进行再生。除上述情况外,还应考虑样品处理、进样技术、操作有无失误、数据处理参数有无改变等
衬管、预柱和检测器被污染也会引起基线不稳定,出现“鬼峰”或裂解峰;
新的注射垫也会引起基线漂移和出现“鬼峰”;
衬管密封欠佳、柱安装死体积或检测器固有特性也会引起较早出现峰的拖尾;
分析系统发生变化(如漏气严重)也可能使保留时间突变;
峰变宽,除柱效下降外也可能由柱外效应引起;
进样量太大也会引起峰变宽、拖尾或保留时间变短;
色谱柱长时间样品过载,保留时间也会变小等。
色谱柱再生时应注意的几个问题
色谱柱老化一样,不是温度越高越好、时间越长越好;建议不要使用长时间烘烤的方法来处理受到污染的色谱柱,因为烘烤时,温度会把污染的残留变成不能溶解的物质,再用溶剂清洗也无济于事。
仪器在高灵敏度操作时,如:量程在1×10-11 A/mV以下,痕量分析程序升温过程中,温度升到大于180℃后,基线明显漂移是不可避免的。
不同类型柱子,再生方法不同。
样品种类、组分、进样量不同或操作时间长短不同,再生方法也不同。
仪器本身条件,如:气源种类、纯度、净化条件、进样口结构和操作检测器不同,再生柱方法也有区别。
高分子量组分污染色谱柱后,高温再生时间长会导致固定相的老化;使用交联或键合柱最好用溶剂漂洗再生,漂洗溶剂流动方向一定要从柱出口注入。应该注意,毛细管柱交联键合率通常不到90%,因此会漂洗掉未化学结合的液相部分,所以保留时间和分离状态会有所变化;
对于难挥发物、碳化物不能通过再生除去,对于填充柱最好使用带衬管汽化室进样器,对于毛细管柱可通过把柱入口切去30~500cm的方法除去污物段。有条件的可以使用预柱,把不挥发的有机物、无机物和颗粒材料阻留在预柱中,需要时更换预柱。
在某些情况下,色谱柱要在温度极限附近使用,这时基线漂移和大噪声已不可避免,柱的再生要求只能视情况而定。
不是所有色谱柱通过再生均能恢复原来性能。对于柱效下降的柱,可以用作要求低的分析。评价色谱柱失效的标准主要有两条:分离能力与选择性已不能满足要求;基线波动和出现“鬼峰”超出了允许范围。