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液相色谱柱填料是如何影响柱能的?

嘉峪检测网        2022-10-25 22:30

液相液相色谱柱的性能主要取决于填料的性质和类型。填料的大小、形状、键合相、含碳量等均能影响液相色谱柱的性能,这对我们使用及选择色谱柱都是非常有帮助的。

 

常见的液相色谱柱填料有 C1、C3、C4、C8、C18、C30、氨基、氰基、硅胶色谱柱等。常见色谱柱中的填料分类:

a、反相(与离子对)方法

C18(十八烷基或ODS):普适性好;保留性强,用途广

C8(辛基):与C18相似,但保留值稍小

C3,C4:保留值小;大多用于肽类与蛋白质

C1【三甲基硅烷(TMS)】:保留值最小;最不稳定

苯基,苯乙基:保留值适中;选择性有所不同

CN(氰基):保留值适中;正相和反相均可使用

NH2(氨基):保留性弱;用于烃类;欠稳定

聚苯乙烯基b:在1<PH<13的流动相中稳定;对某些分 离峰形好,柱子寿命长

 

b、正相方法

CN(氰基):普适性好;极性适中;用途广

OH(二醇基):极性大于CN

NH2(氨基):极性大,欠稳定

硅胶b:普适性好;价廉;操作欠方便;用于制备LC

 

c、空间排阻方法

硅胶b:普适性极好;作吸附剂用

硅烷化硅胶:吸附性弱,溶剂兼容性好;适用于有机溶剂

OH(二醇基):欠稳定;在水SEC中使用(凝胶过滤)

聚苯乙烯基b:广泛用于有机SEC(凝胶渗透);一般与水和极性大的有机溶剂不

不相容

 

d、离子交换方法

键合相:稳定性与重现性均不好

聚苯乙烯基b:柱效不高;稳定;重现性好

 

填料对液相色谱柱性能的影响

 

1、粒径的影响

液相色谱柱填料的平均粒径越小,涡流扩散越小,传质越好,柱效越高,然而,填料粒径小,导致渗透性能变差,柱压较高。同时,填料粒径分布越宽,渗透性能越差,色谱柱柱效越低。常见的填料粒径有 3μm、3.5μm、5μm、10μm 等。

2、形状的影响

液相色谱柱的填料分为无定型和球型。无定型填料制备的液相色谱柱柱床结构不均匀,流动相线性速度不均匀,色谱图的峰形较宽;球型填料制备的液相色谱柱柱床结构均匀,因此色谱柱柱效高、重现性好。球型填料是目前最为常见的液相色谱柱填料,这种填料具有更好的性能和重现性。

3、键合相的影响

以硅胶为基质,通过化学键合的方式把 C18、C8、氨基、氰基等基团键合在基质上, 作为液相色谱柱中的填料。通过键合不同的化学基团,得到不同性能的液相色谱柱。由于不同键合基团的分离机理不同,从而影响化合物的保留与分离。

填料的键合使得液相色谱柱的固定相相对较为稳定,不易流失,同时很大程度上消除了硅羟基的不良影响,可适用于多种流动相中,应用广泛。然而,键合后的填料耐酸性较差,pH 值不能小于 2,当流动相 pH 超出酸性范围时,键合相易流失,耐用性和稳定性会变差。

4、端基封口的影响

硅胶因具有特殊的表面化学特性,被广泛用作液相色谱柱填料基质材料。硅胶表面具有硅羟基,硅羟基的密度、分布、及其化学特性对各种类型的色谱行为都会产生不同程度的影响。

在使用以硅胶为基质的高效液相色谱柱特别是在反相色谱柱时,经常会遇到因游离的硅羟基(或称为硅醇基)而导致的非特异性吸附。对一些极性较强的溶质,如碱性物质, 色谱峰会严重拖尾,甚至会因强吸附而不能洗脱。通常采用封尾的方式减少硅羟基的影响, 具体做法是将填料与小硅烷(如三甲基氯硅烷)进行后续反应,反应掉部分残余硅羟基, 以增加表面覆盖率。采用该方式不仅可以减少不可逆吸附或拖尾,还能增加碳含量。但是, 该方式并不能完全反应掉残余的硅羟基,仍有 50%的硅羟基未被反应。

5、含碳量的影响

液相色谱柱填料,特别是反相填料的含碳量,常被用于表征表面化学修饰程度。通常通过键合作用将碳链引入到填料中,填料含碳量越高,说明碳链密度越高,碳链越长,容量因子越大,疏水性越强。在反相条件中,碳链增长,意味着填料具有更大的比表面积, 缔合作用增强,待测物质保留增加。因此,高含碳量填料的液相色谱柱稳定性好,重复性好,有利于保留效果差的化合物的分离,可以改善极性化合物的拖尾;低碳量填料的液相色谱柱有利于分析中性及碱性化合物,可以降低溶剂损耗。

6、其他因素的影响

除上述情况外,硅胶填料的活性、杂质含量、pH 稳定性、热稳定性等也会影响液相色谱柱性能。

生产硅胶时,处理温度不同,硅胶活性也不同。硅胶的活性是选择性差异的主要来源, 主要影响碱性化合物的保留行为;硅胶的杂质含量是色谱柱质量好坏的重要标志,重金属含量低,硅羟基活性小,拖尾减小。

 

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来源:液相色谱实战宝典