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关于柱温箱的那些事儿

发表时间:2018-11-21 13:59

前言:说起柱温箱,对于常做液相分析的人肯定不陌生,几乎是标配;柱温箱可以使得色谱保留更稳定(不受温度波动干扰,色谱重现性更好);更好的色谱分离效率和更对称的峰形(改善范第姆特方程的传质项)。但对于做蛋白质组学的朋友来说,这个似乎并不常见,最主要的原因就是,这个产品很多实验室基本上都是自制的,没有厂家的标配产品。对于纳流色谱来说,柱温箱除了我们上面提到的好处外,还可以降低系统压力;降低系统压力可以使我们系统变得更加稳定,能够使用更细的色谱柱和更细的填料,以获得更好的分离度和系统灵敏度

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一、液相柱温对检测结果的影响

一般而言,色谱分析过程是靠流动相中的样品和固定相的结合-分离差异达到分离物质的作用,温度可以影响结合-分离过程,从而影响色谱分析过程。改变柱温对分离度和峰形是有影响的,但影响比较小,影响色谱柱分离度的因素是固定相的种类、性质(粒度、粒径分布等)、填充状况、柱长、流动相的种类和流速及测定柱效所用物质的性质等。具体如下:

1)色谱长度和填料的性质,色谱柱越长,组分之间分辩效果越好,但色谱柱越长压降越大,而输入的压力是有限的。色谱柱过长会增大进出口压力比,相反会降低分离度;

2)色谱柱填料颗粒大小也是主要因素,粒子越细,由于表面积增加,分辩效果越好,但是颗粒细会增大柱压降,也会起反作用;

3)柱温对分辩效果也有很大影响,因为气体在液体中的溶解度或在固体表面的吸附程度都随温度增高而降低,在气液色谱分析中,当超过一定温度时,静态的液体通常会从色谱柱中挥发掉,所以选择柱温时应考虑到样品的沸点。一般是略低于样品沸点的平均值;

4)载气种类的影响。常用的载气有 N2、H2、He、Ar等,其中H2、He 气的分子量较小,有利于提高分析速度,但浓度较高的介质易在其间形成扩散,影响分离度,所以在实际测量中H2、 He气体一般都用在介质浓度较低的区域并提高其流速,减少扩散的影响。N2、Ar等分子量较大的气体的优点是扩散作用小,缺点是在柱中压降大流速慢,即分析周期长;

5)载气流速的影响。介质在固定相上的滞留时间,主要取决于介质自身的特性(挥发性,极性等)和载气的流速。所以流速快慢直接影响分离度;

6)进样时间和进样量的影响。进样时间应尽量短,原则上的瞬间进样会提高分离度。进样量应尽量小,但应使检测器能够识别。

因此,提高色谱柱分离度可以通过增加柱长,减少进样量,降低载气流速,降低色谱柱温度,提高汽化室温度,减少系统的死体来实现。

二、柱温箱的任务

不论使用液相色谱仪进行是何种分析,稳定高、灵敏度高以及重现性好这几点要求都是必不可少,而如何更好的做到这一点,在我看来柱温箱起到了关键的作用。

柱温箱主要作用在于使柱子的温度保持一定,按照温度调节方式大致可分为三种,分别为:空气循环式、浴液式(水夹套式)以及模块加热式。

这里就柱温箱的任务作一些简单的探讨。

分析的重现性·柱效率

 在液体色谱法中,支配在柱内之分离的方式有①分配,②吸附,③离子交换,④尺寸排除等。这些方式在于化学性的或者物理性的平衡状态,也依存于温度。因此,通过稳定地保持柱温,可使平衡稳定化,在试样的分离,选择性,以及保留时间上得到良好的重现性。一般来说,由于与ODS柱等分析方式的柱相比,离子交换柱更易于受到温度影响,因此温度调节更为重要。

另外,由于温度趋高的其目的成分与固定相的平衡将变快,因此一般来说柱效率将增长,峰更明晰,分离呈改善的倾向。

柱的压力

随着温度的升高,液体的粘度将降低。因此,通过在高于室温的温度下进行分析,可以降低柱入口处的压力,控制给柱带来的负担。尤其是在采用了耐压性低的聚合物系填料时,更尤为重要。

分析的温度稳定性

示差检测器、电化学检测器、电导度检测器等一些检测器容易受到温度变化的影响,一旦由于室温变化使流动相温度变化,则基线将偏移或弯曲,不能进行稳定的分析,通过使柱温保持一定,也就是使流入检测器内的移动相温度保持一定,从而能够有稳定的分析

如上面说明的,通过采用柱温箱,可以得到各种不同的效果。但是需要注意的是,如果将温箱温度提得过高,则会缩短柱的寿命,有时候会使柱的分离选择性变差。