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色谱柱性能下降的原因

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-11-22
核心提示: 1、色谱柱断裂当聚酰亚胺涂层有脆弱点时,熔融石英色谱柱就容易在此处折断。聚酰亚胺涂层对易断而具有弹性的熔融石英管起保
 1、色谱柱断裂

当聚酰亚胺涂层有脆弱点时,熔融石英色谱柱就容易在此处折断。聚酰亚胺涂层对易断而具有弹性的熔融石英管起保护作用。在柱温箱中持续的加热或冷却,柱温箱风扇的振动,以及缠绕在圆形柱架上都会给柱管施加应力。最终导致其在薄弱的位点断裂。薄弱的位点就是聚酰亚胺涂层被划掉或磨损的地方。这一般是锋利的尖端或边缘划过柱管时造成的。色谱柱的挂钩和标签、气相色谱柱温箱中的金属边缘、色谱柱切割器和实验台上的各种物品就是这些锋利的尖端或边缘的常见来源。

色谱柱很少发生自然断裂。色谱柱制造商会尽力找出所有有缺陷的柱管,并避免用在最终的色谱柱产品中。较大内径的色谱柱更容易发生断裂。这意味着,与内径0.18-0.32mm的柱管相比,对内径0.45-0.53mm的柱管要更加小心和预防断裂问题。

断裂的色谱柱并不总是不能使用的。断裂的色谱柱如果保持在高温或者经过多次运行程序升温,就很可能已受到损坏。断裂色谱柱的后半部分在高温下暴露于氧气中会很快损坏固定相。而色谱柱的前半部分因有载气不断通过仍会保持完好。如果断裂的色谱柱没有被加热,或者只在很短的时间内暴露于高温或氧气,那么,后半部分色谱柱将不会发生严重的损坏,可以通过安装接头来修复断裂的色谱柱。任何合适的接头都能够用于连接色谱柱。接头安装不合适会造成死体积(峰拖尾)的问题。

 

2、热损坏

超过色谱柱使用温度上限操作会加速固定相和柱管内表面的损坏。这会造成色谱柱过度流失,活性化合物的峰拖尾和/或柱效(分离度)降低。幸好,热损坏是一个缓慢的过程,在使用温度上限以上操作较长的时间才能发生明显的损坏。有氧气存在的情况下会大大加速损坏的过程。有发生泄漏或者载气中有高浓度氧气存在的情况下,色谱柱的过热会导致色谱柱快速而永久性的损坏。将气相色谱的柱温箱温度最大值设定为色谱柱的使用温度上限或者稍高于该温度上限是防止色谱柱热损坏的最好方法。这可以避免色谱柱意外的过热。即使色谱柱发生了热损坏,它可能仍然能用。从检测器端拆下色谱柱。在色谱柱使用温度上限恒温加热8-16h。从色谱柱的检测器一端截去 10-15cm。重新安装色谱柱并按正常情况进行老化。色谱柱通常不能完全恢复原来的性能:但仍可以使用。热损坏之后色谱柱的寿命将缩短。

 

3、氧损坏

对于大多数毛细管气相色谱柱,氧气是一种有害物。虽然在室温或者接近室温的条件下,色谱柱不受损害,但是,随着色谱柱温度升高,色谱柱将会发生严重的损坏。一般来说,对于极性固定相.可造成色谱柱严重损害的温度和氧气浓度都较低。持续与氧气接触是会发生问题。短暂与氧气接触如一次空气进样或者快速松开隔垫螺母是不会有什么问题的。载气流路的泄漏(比如气体管线、接头、进样口)才是氧气暴露的源头。随着色谱柱加热,固定相会发生很快的降解。这会导致色谱柱过早地损坏,造成过多的柱流失、活性化合物的峰拖尾和/或柱效(分离度)损失。这些现象与色谱柱热损坏相同。不幸的是,当发现色谱损害时,色谱柱已经受到了严重的损坏。在不太严重的情况下,色谱柱仍可以使用,但柱性能有所降低。在较严重的情况下,色谱柱将完全不能使用。

保持系统无氧和无泄漏是防止氧气对色谱柱产生损害的最佳措施。良好的气相色谱系统维护包括对气体管线和压力表定期检漏、定期更换隔垫、使用高质量的载气、安装和更换氧气捕集阱,以及在载气完全用完之前就更换钢瓶。

 

4、化学损坏

相当少的几种化合物能够损害固定相。色谱柱中引入非挥发性化合物(如盐)通常会使柱效下降但不会损害固定相。这些残留物常常可以通过用溶剂冲洗色谱柱来除去并恢复色谱柱的性能。应避免进入色谱柱的主要化合物是无机或矿物碱和矿物酸。酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸和铬酸。碱包括氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化铵。这些酸碱的大多数挥发性不高,容易于色谱柱前端聚集。如果不清除它们,这些酸碱会损坏固定相。这会导致色谱柱过早损坏,造成过多的柱流失、活性化合物的峰拖尾和/或柱效(分离度)降低。征兆与热损坏和氧气损坏很类似。盐酸和氧化铵是这些酸碱中对固定相损害最小的。这两种损坏常常随着样品中存在的水而出现。如果色谱柱对水没有或很少有保留,HCl和NH4OH在色谱柱中的滞留时间就会很短。这可以消除或最大程度地减少这些化合物对色谱柱的损坏。因此,如果样品中存在HCl或NH4OH,通过使用对水不保留的条件或色谱柱就可减少这些化合物对色谱柱的损坏。

已经报道的能够损坏固定相的有机化合物只有全氟酸。这类化合物包含三氟乙酸、五氟丙酸和七氟丁酸。它们对固定相的损害在较高的浓度(比如,1%或更高)时才会发生。大多数问题出现在不分流或大口径色谱柱直接进样的过程中,其中大量的样品会沉积在色谱柱的前端。由于化学损害通常局限于色谱柱前端,所以从色谱柱端口开始修剪或切割掉0.5-1m,这常常会消除所有色谱问题。在更严重的情况下,可能需要截去5m或者更长的色谱柱。使用预柱或者保留间隙管将最大程度减小色谱柱损害;当然,经常修整预柱仍是必要的。酸碱成分经常会损害脱活的融石英柱表面,这会引起活性化合物的峰形问题。

 

5、色谱柱被污染

色谱柱污染是毛细管气相色谱分析中最常见的问题之一。不幸的是,它和各种常见的问题相似,因此常常被误诊为其它故障。被污染的色谱柱一般没有损坏,但却不能再使用。

有两类基本的污染物:非挥发物和半挥发物。非挥发污染物或残留不会被洗脱并积聚在色谱柱中这些残留覆盖在色谱柱内表面,从而干扰溶质在进出固定相时的分配。并且,这些残留也会与活性溶质相互作用,导致峰组分吸附问题(造成峰拖尾和峰响应值下降)。活性溶质是指那些包含一个羟基(-0H)或氨基(-NH)基团,以及一些含巯基(-SH)和醛基的化合物。半挥发性污染物或残留物于色谱柱中积聚,但最终会流出。它们完全离开色谱柱可能需要数小时到几天。就像非挥发性残留物一样,它们会造成峰形及其响应强度的问题,并且,还经常会导致基线问题(不稳定、波动、漂移和鬼峰等)。

污染有许多来源,所分析的样品是最常见的来源。提取样品是最容易带来污染的。生物液体和组织、土壤、废水和地下水,以及类似基质的样品,都含有了大量的半挥发和不挥发成分。即使进行了仔细和全面的提取过程,样品中还是会存在少量的这些物质。经过多次到上百次进样后累积的残留才会引起问题。进样技术如柱上进样、不分流进样和大口径色谱柱大体积直接进样,这些更常会导致色谱柱污染。污染物偶尔也来自气体管线和捕集阱中的材料,密封垫和隔垫的颗粒物,或者与样品接触的任何部件(样品瓶、溶剂、进样针、滴管,等等)。如果突然出现污染问题,但在前几个月或前几年类似的样品均未导致出现任何问题,则说明问题来自于这些种类的污染物。

污染物偶尔也来自气体管线和捕集阱中的材料、密封垫和隔垫的颗粒物,或者与样品接触的任何部件(样品瓶、溶剂、进样针、滴管等)。如果突然出现污染问题,但在前几个月或前几年类似的样品均未导致出现任何问题,则说明问题来自于这些种类的污染物,最大程度地减少半挥发性和非挥发性样品残留是减少污染问题的最好方法。遗憾的是,是否存在污染和是什么污染常常是未知的。严格和彻底的样品净化是防止污染问题最好的措施。使用保护柱或者保留间隙管通常会降低污染的严重性或延迟柱污染导致问题的发生。如果一根色谱柱被污染了最好使用溶剂冲洗色谱柱以去除污染。

建议不要使用长时间加热(通常称为烘烤色谱柱)的方法来处理受到污染的色谱柱。因为烘烤色谱柱可能会使一些污染残留物转化为不溶性物质,从而不能被溶剂冲洗出色谱柱。如果出现这种情况,通常色谱柱就无法再修复了。有时可将色谱柱切切割为两段,后半段也许还可以使用。在色谱柱的恒温上限烘烤色谱柱,时间应限制在1-2h。

编辑:songjiajie2010

 
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