完了,柱子被我用水冲塌了,咋办?!

色谱届有条众所周知的定律,就是 C18的柱子不能走纯水。

有人说如果走了100%的纯水,色谱柱固定相就会发生坍塌,然后就出现保留性能降低,保留时间漂移等等问题,当然柱子就毁啦。

但是也有人说走纯水问题不大。

那到底C18柱子能不能走纯水呢?又是为什么呢?今天我们就来一起聊聊这个事儿。

很多时候,做液相色谱的同学会发现,长时间将C18色谱柱处于高水相的条件下,会导致保留性能的下降,柱效的降低。很多时候,长时间的高有机相的冲洗和平衡,可以将色谱柱恢复正常。

经典的解释是:色谱柱固定相塌陷了!

也就是下面这个样子:

(a)正常情况下的C18;(b)在高水相情况下,出现塌陷C18

但是这种解释没有经过系统的研究以及相关的支持证据。

固定相去湿理论

Kazakevich和他的同事们提出并通过实验证实了固定相去湿理论。

简单来说,就是因为100%的水相流动相无法进入全部的疏水填料的孔道。

首先我们知道,水是具有一定张力的,在一个疏水的环境中,它会呈现下面的形状。在越疏水的界面,水的张力角度越大,这也就是水相在C18色谱柱中发生的情况。

我们都知道,反相色谱柱内部硅胶小球是多孔的结构,内部有各种微小孔道,内壁上是疏水的C18长链。

如果流动相是非极性的,那么很容易就能进入这些孔道。

低水相的流动相顺利进入孔道

但流动相是高水相的话,就可能因为水的强大张力,无法进入孔道,也就意味着需要分析的样品无法跟C18链接触,从而导致色谱柱保留性能的降低。

高水相的流动相因为水的张力无法进入孔道

流动相中溶解的气体

Xiaodong Liu在固定相去湿理论上进一步提出, 流动相中溶解的气体,在固定相因为去湿导致的保留能力降低的过程中,起到了相当重要的影响作用。

虽然绝大多数的液相色谱系统都会配有在线脱气机,但是进入色谱系统的流动相,或多或少都会含有溶解的空气。

在高水相中,流动相中溶解的气体会更容易被固定相所吸收,时间一长就会产生饱和,在色谱柱压力较低的部位,比如靠近出口的地方,从固定相中就可能会有气泡析出。

这种气泡是从固定相中产生的,它们跟流动相中直接析出的气泡不一样的地方是,它们在填料的小孔中,一方面阻止了流动相的进入,直接导致了固定相的去湿,另外也更加难被冲出来,或者说需要更大的压力才能把这些气泡冲出来。

那应该怎么办呢?

所以,如果你的实验需要使用很高水相条件,那应该怎么办呢?

1

高水相专用色谱柱

首先,当然是使用高水相专用的色谱柱啦。

各家公司都陆续推出了适用于高水相条件下使用的C18色谱柱。虽然他们没有公布具体的技术方案,但是绝大多数都在着眼于让流动相更容易进入固定相的孔道中,这也是目前可靠的办法。

2

高有机相冲洗

如果你使用普通的C18色谱,偶尔做了高水相的方法,或者不小心用纯水冲了色谱柱,也不用太担心。用高有机相,在较高压力下冲洗一段时间,基本都可以将色谱柱恢复正常。

3

避免压力突然降低

在跑样的过程中,特别是高水相的条件下,尽量避免突然的压力降低。这样可能会导致气体溶解度的降低,微小气泡的析出,从而导致固定相去湿的发生。

4

更换色谱柱

在某些情况,有些色谱柱细小孔径里面的小气泡非常难被冲出来,这样可能会造成永久性的色谱柱的保留性能的降低。

参考资料:

[1] Przybyciel, M. & Majors, Ronald. (2002). Phase Collapse in Reversed-Phase LC. LC-GC Eur. 15. 15. 1-5.

[2] Xiaodong Liu, Investigation of the Role of Dissolved Gas in Stationary Phase Dewetting,Pittcon 2006

章的最后,感谢苏州纳谱的刘晓东博士給本篇 章给予的宝贵的技术指导。刘晓东博士在美国前戴安和赛默飞担任全球色谱柱耗材研发总监多年以后,带着多年积累的技术以及实业兴国的理想,回到国内创立了苏州纳谱。希望色谱学堂的同学们可以去多了解一下这家公司以及他们的色谱柱系列产品。

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