最新常用液相色谱柱原理及使用与维护保养PPT课件.ppt
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1、常用液相色谱柱原理及使用常用液相色谱柱原理及使用与维护保养与维护保养+主要内容主要内容 1 1、液相色谱柱基本理论知识、液相色谱柱基本理论知识 2 2、常用液相色谱柱使用方法与维护保养、常用液相色谱柱使用方法与维护保养 3 3、液相色谱柱常见问题分析与解决方案、液相色谱柱常见问题分析与解决方案+1.3.5.21.3.5.2正相色谱柱正相色谱柱柱填料类型柱填料类型主要应用范围主要应用范围特点特点CN(氰基)基)适用于在ODS上无保留或分离时间太长的组分的分离,以及样品中同时含有亲水与疏水性化合物而在ODS上色谱优化困难的场合,也可用于氨基酸分析。属中等级性柱,普适性好;保留适中,可用于正相与反相
2、。NH2(氨基)(氨基)主要用于分析单糖类、烃类化合物保留性弱;极性大,不稳定,酸性条件下易水解;亦可用于反相。OH(二醇基,(二醇基,DIOL)多用于有机酸、肽类与蛋白质分析 极性大于CN,小于NH2,常做HILIC用。可反相用。高纯硅胶柱高纯硅胶柱多用于制备LC,适用于多种化合物普适性好;价廉;操作不太方便;pH窄(2-7.5);次级保留效应强(硅羟基),易峰拖尾或前延,分叉等。1.3.5.31.3.5.3聚合物基质柱聚合物基质柱(eg.聚苯乙烯柱)单独的聚苯乙烯类填料柱主要用于分离蛋白质类等大分子化合物,多用于GPC、GFC、MEC等;若与离子交换基团共键则形成离子交换柱,用于分离酸性化
3、合物(磺酸基团)、碱性合物(季铵基团)及药物代谢产物等。特点:在1PH13的流动相中稳定;分离峰形较好,柱子寿命较长。1.3.5.41.3.5.4其他无机物填料柱其他无机物填料柱 如氧化铝、石墨化碳、氧化锆、硅藻土等,主要作制备色谱用。柱填料类型柱填料类型主要应用范围主要应用范围特点特点Chiral(手性柱)(手性柱)常用于分离手性异构体,根据分离不同机理选择。不同化学性质的异构体需采用不同类型的手性柱。部分亦可用于反相。HILIC(亲水作用柱)(亲水作用柱)最常用Diol柱、丙基酰胺基键合硅胶柱,多用于分析极性化合物、端基异构体、如药物极性代谢产物、多肽、有机酸、糖类等。多用于ELSD检测,
4、C18无保留化合物,毒品检查等。可用于反相。1.41.4液相色谱柱制备工艺简述液相色谱柱制备工艺简述 不同品牌色谱柱制备工艺各异,但都可归纳为如下流程(以硅胶柱为例):硅烷化硅胶制备(四乙氧基硅烷脱乙基与聚合)Si-OH 基暴露(脱乙基,置换成H)海绵状多孔硅胶构造(物理匀质过程)官能团键合(各种官能团与Si-OH 键合)端基封口(对残余的Si-OH 用小分子的氯-甲基、氯-乙基键合)润湿混合(加乙醇等调匀,其配方各厂家均有专利保护)装填(机械装填或手工装填,层层装填,压紧,润湿)高压平衡(轴向加压或径向加压,各厂家均有专利保护)干燥(此步为关键工艺步骤,各厂家均有专利保护)削平组件安装预平衡
5、柱效测试流动相平衡柱效测试封口包装1.51.5液相色谱柱分离机理概述液相色谱柱分离机理概述 色谱柱类型色谱柱类型分离机理分离机理备注备注常规反相柱常规反相柱相似相溶常规正相柱常规正相柱相似相溶离子交换柱离子交换柱样品离子与色谱柱离子达到置换动态平衡要关注pH条件手性柱(手性柱(Chiralcolumn)氢键作用、偶级-偶级作用、-作用、静电作用、疏水作用、空间作用 一般,AGP、HSA、BSA等以疏水作用、空间作用为主。亲水性色谱柱亲水性色谱柱(HILIC)氢键作用、偶极作用和静电作用等多种次级效应及相似相溶基于NP原理氨基酸分析柱氨基酸分析柱相似相溶基于RP原理+2 2、常用液相色谱柱使用方
6、法与维护保养、常用液相色谱柱使用方法与维护保养 (1)认识色谱柱规范化使用与保养的必要性:延延长色色谱柱使用寿命,柱使用寿命,降低色降低色谱柱使用成本,逐步提高分析人柱使用成本,逐步提高分析人员色色谱柱使用与柱使用与维护水平,确保水平,确保试验数据的准确性、可靠性和重数据的准确性、可靠性和重现性,提升个人在色性,提升个人在色谱领域的域的竞争力。争力。(2)熟悉几个概念:n液相色液相色谱柱:柱:指用于液相色谱分离的柱形固定相,由柱管、压帽/卡套、筛板(滤片)、填料、接头等组合而成,可用于液相色谱分析与制备。n色色谱柱再生:柱再生:指色谱柱在非正常情况下,针对异常现象及原因采取的一系列修复补救措施
7、,以提高色谱柱柱效和延长其使用寿命的处理过程。n运运载溶溶剂(Shipping Solvent):):指色谱柱生产厂商在柱出厂测试合格后饱和于色谱柱内的合适溶剂,以利于运输保存,多与保存溶剂相同。n保存条件(保存条件(Storage Conditions):):指色谱柱生产厂商根据不同柱类型及其色谱柱填料的制备、键合、装填、高压定型、净化干燥等工艺条件的不同要求而特别制定的色谱柱保存前净化饱和的处理程序与储存条件,包括净化程序、净化溶剂和保存溶剂、保存温度。n保存溶保存溶剂(Storage Solvent):):用于保存色谱柱并指定了溶剂组成与 比例的溶液。(3)对新柱正确老化处理的必要性必要
8、性认识:新购色谱柱出厂前均采用适合的运载溶剂(Shipping Solvent)饱和,密封,由于运输过程周期较长,柱床容易干涸,所以新柱使用前需重新饱和与老化。若老化方法不正确或时间不够,极易导致色谱柱在使用较短时间后即产生分离度下降、峰形变差、峰拖尾等柱效降低的情况。需根据色谱柱不同类型选择不同饱和与老化方法。2.1普通普通C C8 8及及C C1818反相色谱柱(反相色谱柱(C C8 8&C&C1818 Reversed-phase Reversed-phase chromatography columnchromatography column)(1)准备新鲜超纯水及色谱级乙腈或甲醇,冲
9、洗色谱仪器系统,保证仪器系统管路干净。(新柱老化前,此步决不可忽略)(2)将色谱柱反向连接,不接检测器。用水-有机相(90:1095:5),以0.30.6ml/min流速冲洗2030min。(目的是冲洗出柱入口端无机杂物与筛板孔杂物,使筛板正常)(3)再将色谱柱正向连接,不接检测器。用水-有机相(90:1095:5),以0.30.6ml/min流速冲洗2030min。(目的是冲洗出柱出口端无机杂物与筛板孔杂物,使筛板正常)(4)连接检测器,开启柱温达3040,用水-有机相(90:1095:5),以0.30.6ml/min流速冲洗4h以上。(目的是充饱和色谱柱,去除柱内空气)(5)用水-有机相(
10、10:905:95),以0.30.6ml/min流速冲洗2h以上或在120min内以水-有机相(95:50:100)梯度变化,以0.30.6ml/min流速冲洗再用100%有机溶剂,以0.30.6ml/min流速冲洗1h以上最后用100%有机溶剂,以1ml/min流速冲洗1h以上。(目的是老化色谱柱)(6)在平衡前根据水相-有机相的比例,首先调整水-有机相的比例接近流动相水相-有机相的比例,以1ml/min流速冲洗30左右(目的是相平衡过渡)。如果流动相中含有缓冲盐,决不可在柱老化后立即用流动相平衡,必需先用90%以上水进行预平衡30min以上,否则,会导致缓冲盐在柱内析出柱内析出结晶晶,严重
11、时会将新柱永久不可逆地损坏。(7)然后更换成新制并经0.45um滤膜过滤,超声脱气后的流动相,按检测方法平衡至少1h,待基线稳定后,开始进样检测。(8)由于是新柱首次使用,在进样完成后需立即对色谱柱进行净化和有机溶剂饱和。方法是:用水-有机相(90:1095:5),以0.6ml/min流速冲洗1h以上再用水-有机相(90:1095:5),以1ml/min流速冲洗30min以上(或者采用溶剂梯度变化至100%有机相冲洗120min以上)最后用100%有机溶剂,以1ml/min流速冲洗1h以上。若流动相中有缓冲盐,建议用100%水冲洗1h以上后,再重复上述净化程序(但个别品牌C8或C18色谱柱不耐
12、受纯水冲洗者例外)。在新色谱柱使用几次,均正常后,运行完毕净化处理程序可简化为:净化处理程序可简化为:用水-有机相(90:1095:5),以1ml/min流速冲洗1h以上再用100%有机溶剂,以1ml/min流速冲洗30min以上选择柱说明书中保存条件(Storage Conditions)规定的保存溶剂(Storage Solvent)冲洗10倍柱体积以上封口,保存。(9)净化完毕,若次日不再使用,可取下色谱柱,用封头螺丝密封,交色谱柱管理人员入库保存于防尘环境下,备案。(10)备注:备注:老化用有机溶剂推荐使用色谱级甲醇,不同品牌色谱柱需区别老化用有机溶剂推荐使用色谱级甲醇,不同品牌色谱柱
13、需区别对待;水需用去离子的超纯水。若色谱柱使用后入库保存,长时间未使用,对待;水需用去离子的超纯水。若色谱柱使用后入库保存,长时间未使用,重新使用时仍需重新饱和。方法是:用水重新使用时仍需重新饱和。方法是:用水-有机相(有机相(90:1095:5),以),以0.6ml/min流速冲洗流速冲洗1h以上以上再用再用100%有机溶剂,以有机溶剂,以1ml/min流速冲洗流速冲洗30min以上以上然后调整水然后调整水-有机相的比例接近流动相水相有机相的比例接近流动相水相-有机相的比例,有机相的比例,以以1ml/min流速冲洗流速冲洗30左右左右最后用流动相平衡最后用流动相平衡1h以上,进样检测。必需以
14、上,进样检测。必需注意流动相注意流动相pH值不能超过色谱柱值不能超过色谱柱pH耐受范围,过酸容易使键合相变态,耐受范围,过酸容易使键合相变态,过碱则易导致硅胶溶解柱床塌陷。过碱则易导致硅胶溶解柱床塌陷。(11)特别提示:特别提示:当供试品溶液中含有一定量表面活性剂,多次进样后,由当供试品溶液中含有一定量表面活性剂,多次进样后,由于表面活性剂会在筛板及硅胶表面形成表面膜,导致峰变宽、拖尾甚至分于表面活性剂会在筛板及硅胶表面形成表面膜,导致峰变宽、拖尾甚至分叉。此时,处理方法如下:将色谱柱反向连接接,不接检测器,用水叉。此时,处理方法如下:将色谱柱反向连接接,不接检测器,用水-乙乙腈(腈(90:1
15、095:5),以),以0.6ml/min流速冲洗流速冲洗2h以上以上再用再用100%乙腈,乙腈,以以0.6ml/min流速冲洗流速冲洗1h以上以上然后正向连接好色谱柱,用水然后正向连接好色谱柱,用水-乙腈(乙腈(90:1095:5),以),以1ml/min流速冲洗流速冲洗1h以上以上再用再用100%乙腈,以乙腈,以1ml/min流速冲洗流速冲洗1h以上,即可恢复。以上,即可恢复。(12)警告:警告:无论何时,必须保证色谱柱柱床不干涸,尤其是进样检测和柱冲洗过程中不能让流动相长时间(30min以上)走空,否则易使色谱柱干涸且带入大量几乎无法排出的气泡,甚至导致柱床局部塌陷或中部开裂。使用与保存时
16、,严禁用力甩,绝对杜绝不小心猛烈撞击或高处掉落,否则,易导致柱床机械性损坏,则再无再生可能。2.2正相色谱柱(正相色谱柱(Normal Phase Chromatography columnNormal Phase Chromatography column)目前,正相色谱分析最常用的是氨基柱与氰基柱。2.2.1氨基柱(氨基柱(-NH-NH2 2)氨基柱可以同时用于正相条件和反相条件,但多用于正相色谱条件。使用时需注意,正相反相交替使用时必需用异丙醇过度,保证柱保存溶剂与流动相互溶。新购氨基柱老化处理及使用基本程序如下:1)若需要在正相条件下使用)若需要在正相条件下使用:用正己烷-乙腈(99:
17、1)以0.5ml/min的流速冲洗约50倍柱体积备注:氨基柱出厂保存溶剂多用正相溶剂,eg.正己烷-乙腈(99:1)。再根据待分析用正相流动相极性选用极性相近的氯仿或二氯甲烷以相同的流速冲洗约10倍柱体积。用正相流动相平衡1h以上,确保柱压控制在6000Psi以内,以防止柱头塌陷。待基线平稳后,进样检测。如果要使用的流动相中含有缓冲盐类,在使用流动相平衡之前,先用不含缓冲盐的同比例流动相过渡,冲洗约10倍柱体积,避免缓冲盐在分析柱内析出。分析完毕,用异丙醇,以0.5ml/min流速冲洗色谱柱约30倍柱体积再用甲醇,以1ml/min流速冲洗色谱柱约10倍柱体积再用异丙醇,以0.5ml/min流速
18、冲洗色谱柱约10倍柱体积。若使用的分析用流动相中含有缓冲盐类,分析完毕需先用不含缓冲盐的同比例流动相冲洗约30倍柱体积,再按上述方法冲洗。再用色谱柱说明书中规定的正相保存溶剂以1ml/min冲洗约10倍柱体积,保存即可,一般用正己烷-乙腈(99:1)。重新在正相条件下使用时,重复上述过程即可,时间可适当减少一半左右。2)若需要在反相条件下使用)若需要在反相条件下使用:先用正己烷-乙腈(99:1)以0.5ml/min的流速冲洗约30倍柱体积再依次以0.5ml/min的流速,用等量的氯仿异丙醇甲醇甲醇-水(50:50)分别冲洗柱子约10倍柱体积再以0.5ml/min的流速,用pH11.0以下的氢氧
19、化钠溶液冲洗柱子约30倍柱体积(注意:pH值切不可超过11.0)立即立即用水以0.5ml/min的流速冲洗柱子约30倍柱体积最后换成反相流动相平衡1h以上,待基线平稳,进样检测。(备注:(备注:若要使用的反相流动相中含有缓冲盐类,在用反相流动相平衡之前,先用不含缓冲盐的同比例流动相过渡,冲洗约10倍柱体积,避免缓冲盐在分析柱内析出。在反相条件下使用时,要特别注意控制pH值范围及流动相中水的比例,pH值越低越易发生键合相水解,流动相中水的比例越高也越易发生键合相水解。最理想的最理想的pH范围在范围在pH3.0-7.0,决不允许超过,决不允许超过11.0。)。)反相条件下使用完毕,净化处理程序同C
20、18柱,但需注意,冲洗溶剂中有机相不能低于10%;净化完毕,先用甲醇以0.5ml/min的流速冲洗柱子约10倍柱体积然后用异丙醇以0.5ml/min的流速冲洗柱子约10倍柱体积最后用色谱柱说明书中规定的正相保存溶剂一般用正己烷-乙腈(99:1)以1ml/min冲洗约10倍柱体积密封,保存即可。2.2.22.2.2氰基柱(氰基柱(-CN-CN)氰基柱可以同时用于正相条件和反相条件,但多用于正相色谱条件。使用时需注意,正相反相交替使用时必需用异丙醇过度,保证柱保存溶剂与流动相互溶。新购氰基柱老化处理及使用基本程序与氨基柱基本相同,主要程序如下:1)若需要在正相条件下使用)若需要在正相条件下使用:用
21、异丙醇或正己烷以0.5ml/min的流速冲洗约30倍柱体积。(备注:氰基柱出厂保存溶剂多用正相溶剂,eg.正己烷或异丙醇。)再根据待分析用正相流动相极性选用极性相近的氯仿、异丙醇或二氯甲烷以相同的流速冲洗约10倍柱体积。用正相流动相平衡1h以上,确保柱压控制在6000Psi以内,以防止柱头塌陷。待基线平稳后,进样检测。如果要使用的流动相中含有缓冲盐类,在使用流动相平衡之前,先用不含缓冲盐的同比例流动相过渡,冲洗约10倍柱体积,避免缓冲盐在分析柱内析出。分析完毕,用异丙醇,以0.5ml/min流速冲洗色谱柱约30倍柱体积再用甲醇,以1ml/min流速冲洗色谱柱约10倍柱体积再用异丙醇,以0.5m
22、l/min流速冲洗色谱柱约10倍柱体积。若使用的分析用流动相中含有缓冲盐类,分析完毕需先用不含缓冲盐的同比例流动相冲洗约30倍柱体积,再按上述方法冲洗。再用色谱柱说明书中规定的正相保存溶剂以0.5ml/min冲洗约10倍柱体积,保存即可,一般用正己烷或异丙醇正己烷或异丙醇。重新在正相条件下使用时,重复上述过程即可,时间可适当减少一半左右。2)若需要在反相条件下使用:)若需要在反相条件下使用:操作和维护与C18柱基本相同,但需注意,冲洗溶剂中有机相不能低于10%。新柱先用正己烷或异丙醇以0.5ml/min的流速冲洗约30倍柱体积再依次以0.5ml/min的流速,用等量的水-乙腈(95:5)THF
23、(四氢呋喃)水-乙腈(5:95)分别冲洗柱子约10倍柱体积最好再继续用水-乙腈(5:95)以0.2-0.3mL/min过夜冲洗最后换成反相流动相平衡1h以上,待基线平稳,进样检测。(备注:(备注:若要使用的反相流动相中含有缓冲盐类,在用反相流动相平衡之前,先用不含缓冲盐的同比例流动相过渡,冲洗约10倍柱体积,避免缓冲盐在分析柱内析出。在反相条件下使用时,要特别注意控制pH值范围及流动相中水的比例,pH值越低越易发生键合相水解,流动相中水的比例越高也越易发生键合相水解。最理想的最理想的pH范围在范围在pH1.5-7.0。)。)反相条件下使用完毕,净化处理程序同C18柱;净化完毕,先用甲醇以0.5
24、ml/min的流速冲洗柱子约10倍柱体积然后用异丙醇以0.5ml/min的流速冲洗柱子约10倍柱体积最后用色谱柱说明书中规定的正相保存溶剂(一般用正己烷或异丙醇)以0.5ml/min冲洗约10倍柱体积密封,保存即可。2.32.3阴阴/阳离子交换色谱柱(阳离子交换色谱柱(negionnegion/cation exchange cation exchange columncolumn)阴阴/阳离子交换柱属于强离子交换柱,分为玻璃柱与不锈钢柱,多用不阳离子交换柱属于强离子交换柱,分为玻璃柱与不锈钢柱,多用不锈钢柱。阳离子交换柱填充硅胶基质,键合强阳离子基团,含有磺酸盐功能锈钢柱。阳离子交换柱填充硅
25、胶基质,键合强阳离子基团,含有磺酸盐功能团,属于酸性离子柱,特别设计用于常规团,属于酸性离子柱,特别设计用于常规HPLC分析有机和无机阳离子。阴分析有机和无机阳离子。阴离子交换柱填充硅胶基质,键合强阴离子基团,含有季胺碱功能团,属于碱离子交换柱填充硅胶基质,键合强阴离子基团,含有季胺碱功能团,属于碱性离子柱,特别设计用于常规性离子柱,特别设计用于常规HPLC分析有机和无机阴离子。对于新柱而言,分析有机和无机阴离子。对于新柱而言,二者老化、使用与保养程序类似,主要方法如下:二者老化、使用与保养程序类似,主要方法如下:(1)首先在开始使用系统以前检查柱子有否微生物生长,否则柱子会堵塞,)首先在开始
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