如何延长色谱柱的寿命

[2015/5/8]

通常，一根色谱柱在分析数千个样品之后性能仍然保持良好，但也有的色谱柱仅分析不多的样品后几乎就报废了。影响色谱柱寿命和其它问题的因素很多，而有些因素是操作者很难控制的，如果被分析的样品(如分析生物样品)，怎么净化样品也是“脏"的，对于色谱柱的影响是非常大的。然而采取下列措施后，在多数情况下总能够人为地减少色谱柱上故障，达到延长寿命的目的。

色谱柱预防及维护—避免高压冲击

一般色谱柱都能经得起高压，但经不起突然变化的高压冲击。引起高压突然冲击，主要是因样品阀的缓慢转动、泵起动快、柱切换操作等。转动六通进样阀时从泵到柱的液流会瞬时切断。在阀的泵侧压力升高，在阀的柱侧压力降低(变化超过20%)。阀转到底后压力突然冲击一下恢复正常。手动进样阀的变化不大，自动进样阀比较慢，可能造成压力冲击，可用氦气代替空气驱动进样阀。因氮压缩系数小。另外泵起动不应过快，可分步操作。如用3mL/min流速，先从lmL/min到2mL/min，然后再3mL/min，每个间隔应大于20s。柱切换技术的应用也很广泛，切换过程中在色谱柱的入口处压力在零到很大数字之间变化，会很快使柱报废。

色谱柱预防及维护—分离条件

多数色谱柱有很宽的试验条件范围，但具体应用又受到限制，主要是pH值、柱温和流动相的选择。硅胶为基质的键合相要求PH在2.5～7之间，极端pH的流动相能“溶解"硅胶，使键合相流失。结果非碱性组分的保留不断减少，碱性组分的保留增加，引起碱性组分峰变宽。如果一定要用高或低pH的流动相，可加预柱(饱和柱)。预柱装在泵和进样阀之间，用分析柱相同的填料填装，或者用普通硅胶。硅胶饱和了流动相，减少了分析柱填料的损失。预柱不要求柱效高，用价格低的一般硅胶疏松地填装，按期检查硅胶的溶解情况。用预柱也有不利的影响，即新流动相难以平衡，保留时间不稳定或稳定慢。使用了预柱一定要加流路过滤器，以防止硅胶微粒引起的麻烦。以硅胶为基质的柱和阴离子交换柱超过60℃后，会增加对流动相中化学物质的吸附。在高温下用小颗粒柱引起柱床塌陷，降低柱效，改变峰形。在40℃以上使用3μm柱，70℃以上使用5μm柱，会使值降低50%。

色谱柱预防及维护—加流路过滤器和保护柱

流路过滤器紧靠进样阀后面，位于分析柱前。0.5μm烧结不锈钢片夹在死体积很小的套子中，挡住来源于样品和进样阀垫圈的微粒入柱。因为每个样品都过滤既费事又带来误差，样品量少过滤更困难，因此流路上装过滤器是比较省事的办法。也可以在流路加上保护柱，放在流路过滤器和分析柱之间，或者代替流路过滤器。保护柱的使命是收集阻塞色谱柱进口的来自样品的化学“垃圾"。这种垃圾最终降低柱效能。保护柱是消耗品，分析50～100个比较脏的样品之后就要调换新的。保护柱应该是小体积，用分析柱的同种填料填装。保护柱使用得当，对分离无影响，好像未装保护柱一样。有些厂商的商品将保护柱和流路过滤器连在一个单元内，使用起来非常方便。自己填装保护柱都是用短柱、不超过3cm长，内径2～3mm，用较大粒度的填粒(15～20μm)干法填装，会使分析柱效略微有所降低。

色谱柱预防及维护—用强溶剂定期冲洗色谱柱

每次工作结束，用强溶剂冲洗柱是良好的习惯。可用甲醇、乙腈冲反相柱，冲去留在柱上的强吸附组分。用甲醇水为流动相时也应冲洗。冲洗的程序在以下章节中介绍。柱头的烧结不锈钢滤片，要求平整，死体积小，孔径适当(2～5μm)。过滤片选择不好会改变色谱峰形，增加阻力或起不到阻挡污染物的作用(填料很快变色)。

色谱柱预防及维护—净化样品

用溶剂溶解的样品，多数组分在一定的时间内能完全从柱中流出来，不会造成危害。有些样品可能含有微粒物质，样品中的某种组分(如蛋白质)在柱头上沉积下来，组分在固定相上保留很强，溶剂带走柱填料等，这些都会造成柱效能下降或对柱寿命的影响，有必要采取措施防止柱变坏。

如在光线照射下观察样品是浑浊的或带有乳白色，进样前必须要过滤．虽然流路上装有过滤器和保护柱，但不能代替样品的前处理，样品中过多的微粒会使过滤器和保护柱超载，很快阻塞，或者微粒进入分析柱，所以在进样前必须过滤样品。

若怀疑样品与流动相混合有沉淀而对色谱柱有阻塞，应先试验一下，看样品溶液加入流动相中有无变浑或乳白色出现。如果进样后压力突然增加而后又慢慢减小，表明样品中有微粒或发生沉淀。如有沉淀要设法改变分离条件，包括换样品溶剂和流动相或处理样品去掉不溶物质。应尽量用小体积的样品。

有些样品能很强地吸附在柱填料上，这样会降低塔板数，改变样品的保留物质外，还要加保护柱，定期清洗色谱柱。有时因为疏忽，用对柱有害的溶剂溶解样品，比如用6mol/L的氢氧化钠溶解样品，这样的样品只要进50～100μL到硅胶基质柱中，硅胶就很快溶解而使柱报废。在这种情况下，应立即中和样品，或除去原溶剂中的有害成分。

综上所述，如何保护良好的柱性能与柱寿命：

1.认真阅读色谱柱使用说明书；

2.使用填充良好的色谱柱；

3.尽量减少压力波动，避免机械及热冲击；

4.使用保护柱及在线过滤器；

5.经常以强溶剂冲洗色谱柱；

6.充分过滤样品及流动相，尽量避免杂质微粒与强保留成分；

7.用稳定的固定相(C18最稳定);

8.在中等pH值操作时(6～8)，用有机缓冲溶液；

9.色谱柱使用温度最好小于40℃；

10.硅胶基质的色谱柱，应保持流动相的pH值范围在3.0～8.0；

11.在水流动相与缓冲溶液中加200ppm的叠氮钠；