色谱实验心得记录

2014-01-03 14:34:11来源: 21ic 关键字:色谱实验  液相色谱柱  扩散效应
  液相色谱柱上的扩散效应,与气相填充柱有些类似,却又不尽相同。

  相似之处在于液相色谱柱也是非中空结构,一根空柱子填满了填料,扩散效应的种类也是由填料颗粒造成的。

  不同之处在于两点,第一点是液相色谱柱的填料粒度可以做到很小,远比气相色谱的填料小,这样填料颗粒带来的扩散效应可以降得更低,第二点是流动相为液体而不是气体,气体对待测组份相互间办的作用可以忽略,而液体则不能忽视,组份在液体中的溶解作用则是影响保留强度的主要因素,远强于柱内管壁对其的影响。这两点使得液相色谱柱的直径虽然与气相填充柱相近,但是其扩散效应却小得多,由于小得多,因此可以把柱子做得很短,柱子短了,由柱子变长带来的扩散效应又可以进一步减少。所以,同样大致直径的液相柱,柱效可以比气相填充柱高很多。

  前面说到,由于装填的要求,填充柱不能做得很细,而且由于是气相色谱柱,填料颗粒是受限制的,不能做得太小,一定要保持颗粒间的一定空隙,否则压力根本无法达到工作要求,这正是由气相色谱的基本特性造成。

  前面一直在讲扩散效应,的确受它影响的内容太多了。例如,我们进样后会发现,开始出来的色谱峰会比较尖锐,色谱峰出得时间越晚峰形越扩散,或者说看起来更矮更胖更难看。这也是扩散效应的一个体现,在柱内的时间越长,物质扩散的时间也越长。

  当柱子长到一定程度,或者物质在柱内呆的时间长到一定程度,最后的色谱峰会如何?由于存在扩散效应,它会不断地变矮变宽,然后呢,最后呢,最后就看不到了,它消失在基线之中,不被检测器识别,就相当于没有结果。这种现象是有很积极的作用的,因为你一针进去,总有些组分比较难出来,如果前几针的组分到了进后几针的时候才会产生一个色谱峰,就会存在很大的干扰,而且这种干扰是很不确定的。

  我一直把扩散效应当作色谱理论知识中最重要的内容,没有之一;其地位远超塔板理论。可以这样说,我个人还是不太习惯用塔板理论去解释色谱行为,因为,所谓塔板数的高低,也就是由保留值与扩散效应决定的。保留值决定了保留时间,扩散效应决定了峰宽或半峰宽,前者除后者就是柱效的评价数据,也就是所谓的塔板数。

  扩散效应要小,柱内径是一个很关键的因素,想得到好的的柱效,色谱柱的发展趋势就是越来越细,气相液相皆如此,不过最细的还是毛细柱。

  在使用了一段时间毛细柱后,逐渐有了个想法,填充柱可以自己填,那毛细柱为什么不可以呢?还有液相柱为什么不可以呢?

  先研究了一下装液相柱,其实液相色谱柱看起来很简单,一根内部抛光的不锈钢空管,两头螺帽,内部装满填料,就行了。而且手头用坏的液相柱好多根,如果是给自己用边空柱都不用买,直接拆旧柱就行了,液相柱的填料也买得到。可惜,丰满的理想很快被骨感的现实打得粉碎,试着拆了一根报废的液相柱,打开才发现,里面的填料填得如此紧密,以至于已经看不到填料的存在,只看到一整条半透明的晶莹光洁的玉石状物质,只有挖班民等干燥后才化为一堆白色粉末。这就是工业品的成就,完全不是自己手工能达到的效果。后来再查资料,装液相柱要专用的装柱机,装柱机有便宜有贵,但是如果专门去买装柱机就不是当时想象的小打小闹了,于是想想就算了吧。

  毛细管柱的制作资料不多,但是还是能找得到。看过后最大的收获就是,它原来是把溶解了固定液的溶液以“灌”的形式从中间流过,让固定液在柱内壁保留以达到涂片的效果,由于液体的良好流动性,所以毛细柱的细与长,并不是装柱的困难瓶径。

  第一个需要解决的是寻找可适用的空柱,所谓空柱,其实就是光导纤维,很幸运的,当年经常在色谱或分析类杂志上看到国内一家光导纤维厂:河北永年。规格很多,也可以零买个几米十几米。看到规格里刚好有0.530mm内径的,于是就定下这种规格。

  我们都知道,毛细管柱内径最粗的就是0.530mm,为什么是这个数据呢?据说这是能满足柱上直接进样的最小内径,我试着拿一根手动进样针,还真得可以直接插进柱子里面。所以这个0.530mm,是由进样针的材料与工艺决定的,真是很有意思。

  按广告上河北永年的电话打过去,联系好购买事项,等了好几个星期才到货,能到货就已经万幸了,如果没有它,我还真不知道去哪里买空柱,而且就算找个光导纤维厂,我怀疑最小的订货长度都是公里。而且就算是某个经销商买了几公里零卖,那售价也不知要翻多少翻。

  我到现在也没搞明白,为什么河北永年会在色谱或化学类杂志上打广告,它的产品介绍倒也说得很清楚:光导纤维或空气相毛细色谱柱。国内真正认得出来的毛细柱生产厂商很少,也就是大化所和兰化所,其它的就算是生产了估计你也不敢买不敢用。作为基层部门或个人,自己做毛细柱的不要说见到,就是听说都很难。唯一有确定消耗的毛细管电泳仪,需要用一点点空白毛细管,但是那真是一点点啊,20 厘米左右,一米够切5 次,那得用到什么时候啊。

  所以到现在我还是不明白,它的广告是打给谁看,产品到底是卖给哪些用户。

  作为个人来说,如果想制造毛细柱色谱柱,是受很多限制的。因为对于一个完全没有色谱柱生产经历的人来说,一无生产设备,二无生产工艺,最苦的是没有技术支持,连见都没见过,更找不到人问。周围没有一个人自己做过,而毛细柱生产厂家的人我又一个也不认识,就算认识了,别人也是更愿意卖柱子给你,而不愿意教。

  从硬件来说,身边并没有能做柱子的设备,只有一些化学实验室的常见设备,还有几台色谱仪。真正支持我做下去的,就是作为一个色谱票友的DIY热情

  由于是个人DIY做柱,所以要充分考虑到自己的具体情况,或者说,不同人会走不同的技术方向,这其实是一件很个性化的事情。在刚一开始的阶段,有些制作工艺的技术方向必须要作出选择,第一个比较重要的方向选择,就是选择动态法还是静态法。

  动态法就是让溶解了固定液的溶液在柱内形成一小段可以流动的液体栓塞,通过那一段液体的匀速流动,让固定相均匀的涂布在柱内壁上,从而达到涂渍的效果;而静态法则是把整根柱子内部都灌满较低浓度固定相溶液后,封闭一端,另一端持续抽真空或放置于真空环境中,让柱内的液体在真空状态下逐渐挥干,从而达到在柱内壁均匀涂布的目的。

  作为个人来说,动态法几乎成了唯一的选项。虽然参考书上说静态法可能会比较均匀,可是我手头并没有办法可以得到持续稳定的真空。抽真空的马达倒是有,但是抽半个小时后就会发烫,还烫得厉害,而一根十几米以至几十米的柱子,没个一两天是抽不干的。所以我完全没有做静态法的硬件条件。

  确定选择动态法,不是因为动态法的效果有多么好,而是因为自己更没有条件做静态法。

  在确定使用动态法后,紧接着就要考虑如何才能让一段液体能在柱内实现可控制速度地流动。让一段液体在一根细细的管道中流动,最好的办法就是在一端给予稳定的压力,这个压力,以气动压力为最佳,而调节气动压力需要用表阀,我手头能有的最好的调压装置,就是气相色谱仪的载气调压阀。

  手里有一台新到的GC-17A,第一次接触带有电子压力控制系统(APC)的仪器,可以很方便地调节面板上的数字来调节压力,这样比另接表阀更方便更灵敏更可靠。

  而具体让配制好的固定液溶液均匀进入毛细柱内装置的思路则来源于一份产品宣传手册,看到它时可谓眼前一亮,那是色谱科公司的一个产品,名称是洗柱装置,它其实也很简单,一个带金属旋盖的小玻璃管,旋盖上面有两个接口,侧面一个接气体,顶端一个接毛细柱,试管中装入溶剂,将毛细柱从旋盖顶端插入管中的液体液面下,旋紧盖子后,只要通过施加气体,在压力作用下,溶剂进入毛细管并流出,从而达到清洗毛细柱的作用。

  如果将侧面的气体管连接上气相色谱进样口的出口,再把固定液溶液装入洗柱装置的玻璃管中,那么的确就是一个很不错的涂柱工具。可是在实际动手时,却不能这样做,原因就是装的溶液不同。固定液溶液往往比较粘稠,而那个玻璃管很深,管口很小,如果倒入一次固定相溶液后,很难保证能清洗干净,下次再涂另一根柱就可能要担心交叉污染的问题了。

关键字:色谱实验  液相色谱柱  扩散效应

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0103/article_8464.html
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