色譜柱的柱效能是評(píng)價(jià)色譜性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，混合物能否在色譜柱中得到分離，除取決于選擇合適的固定相外，還與色譜操作條件及色譜柱的裝填狀況等因素有關(guān)。那么，如何有效地提高色譜柱的柱效呢?

在一定的色譜操作條件下，色譜柱的柱效可用理論塔板數(shù)或理論塔板高度來(lái)衡量。一般說來(lái)塔板數(shù)愈多，或塔板高度愈小，色譜柱的分離效能愈好。

如何提高HPLC柱效?

要提高液相色譜的效率可從以下幾方面入手。 以下介紹了幾種國(guó)際上流行的測(cè)量和計(jì)算柱效值的方法。

▎提高液相色譜柱柱效的方法

1、降低移動(dòng)相的流速,但會(huì)使分析時(shí)間延長(zhǎng)。

2、減少固定相的量,但色譜柱中樣品的負(fù)載量也隨之減小。

3、減小固定相的顆粒度,但不能過分,過分后色譜柱的滲透率也會(huì)減小。

4、選用低粘度的移動(dòng)相,以利于快速傳質(zhì),但卻不利于多組份分析。

5、適當(dāng)提高柱溫,可降低移動(dòng)相的粘度,但柱效和分離度也隨之降低。

6、盡量減小停滯移動(dòng)相的體積,但卻加快了移動(dòng)相的流速。

從以上介紹可看出,在色譜分析過程中,各種因素是互相聯(lián)系和制約的。只有通過對(duì)柱效值的跟蹤測(cè)算,對(duì)自己分析方法不斷的研究和實(shí)踐,才能找到Z佳的工作條件。

▎對(duì)柱效值進(jìn)行跟蹤測(cè)算應(yīng)注意的問題

此外，柱效值并不足以預(yù)測(cè)在所有條件下的柱性能。

對(duì)大多數(shù)色譜工作者來(lái)說,柱性能指的是色譜柱用于特定分離的能力,而僅僅有高柱效并不能保證這種分離能力。

不管用什么特定的測(cè)試方法,都會(huì)有幾個(gè)參數(shù)影響柱效的測(cè)定。而測(cè)量和計(jì)算方法對(duì)柱效值的確定起著極大的作用。

這些參數(shù)包括：

洗脫液的成分和粘度及其線流速,測(cè)定塔板數(shù)所用的溶質(zhì),溫度,柱長(zhǎng),填料裝填方式,顆粒度,還有所選用的測(cè)量和計(jì)算方法。

▎幾種測(cè)量和計(jì)算柱效值的方法

因?yàn)樯V峰是假定樣品濃度在移動(dòng)相和固定相中呈正態(tài)分布而得到的樣品譜帶分布，故常常把色譜峰型看作正態(tài)曲線來(lái)計(jì)算理論塔板數(shù)。

因此計(jì)算柱效(以理論塔板數(shù)n為單位)的公式習(xí)慣上定義為:

• tR為色譜峰的保留時(shí)間;
  

• σ2是以時(shí)間為單位測(cè)量色譜峰的偏差;

• a是和峰高(從測(cè)峰寬的基線量起)有關(guān)的常數(shù),

• ωb是峰寬,表示由色譜峰頂點(diǎn)與色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)處做切線與峰底基線相交兩點(diǎn)間的距離。

假如一個(gè)色譜峰真是正態(tài)峰型,那么每種計(jì)算方法都會(huì)得到同樣的結(jié)果。然而即使一些比較理想的儀器和傾向于得到對(duì)稱峰型的溶質(zhì),由于柱內(nèi)的槽或空隙,也會(huì)出現(xiàn)非正態(tài)峰型。所以不同的計(jì)算方法將會(huì)得到相差較大的n值。

通常偏離正態(tài)模型的峰型表示為“前延”或“拖尾”。對(duì)于這些峰型,越在峰的高處測(cè)量,計(jì)算的理論塔板數(shù)值就越大(準(zhǔn)確性越低)。

在許多情況下,色譜工作者需要能反映整個(gè)峰型(包括拖尾)的柱效值，同時(shí)為了保證定量的重復(fù)性，也需要色譜峰很好的對(duì)稱性。這時(shí)對(duì)色譜峰非對(duì)稱性Z敏感的計(jì)算方法Z適合。

如果目的僅僅是要監(jiān)測(cè)色譜柱從diyi次使用到使用壽命結(jié)束這一過程中的柱效,那么以上任何一種方法都可以,應(yīng)選擇Z簡(jiǎn)便的方法。

如何提高氣相色譜柱柱效?

在實(shí)際工作中，我們通過對(duì)載氣流速、進(jìn)樣技術(shù)、氣化室溫度、色譜柱、柱溫、檢測(cè)器溫度這六個(gè)方面的選擇，有效地提高了柱效率，使分析出的色譜峰峰形正常，無(wú)峰形擴(kuò)張、拖尾、峰漏檢等不良現(xiàn)象出現(xiàn)，分離度高，從而提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

所為柱效就是在較短的時(shí)間內(nèi)，用較短的柱子達(dá)到滿意的分析結(jié)果。為了提高色譜柱的柱效率，減少色譜峰擴(kuò)張、拖尾及峰漏檢等現(xiàn)象，在實(shí)際工作中，我們從以下六個(gè)方面入手，對(duì)柱操作條件的選擇進(jìn)行了探討。

▎載氣流速的選擇

氣相色譜Z常用的載氣是：氫氣、氮?dú)狻鍤?、氦氣?/p>

由速率理論可知，載氣流速慢有利于傳質(zhì)，有利于組分的分離，但分析時(shí)間會(huì)加長(zhǎng);如果載氣流速快有利于加快分析速度，減少分了擴(kuò)散，但分離度降低。有時(shí)為了縮短分析時(shí)間，加大流量，但此時(shí)分離效果并不好。可見載氣流速的快慢都會(huì)降低柱效。

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于一般色譜儀而言，載氣流量為20-100ml/min。

目前我們分析液化氣用的是熱導(dǎo)檢測(cè)器，載氣用的是氫氣，其流量控制是30 ml/min。分析戊烷發(fā)泡劑用的是氫火焰離子化檢測(cè)器，載氣用的是氮?dú)?、燃燒氣氫氣和氧氣，這三種氣體的體積比是氮?dú)猓簹錃猓貉鯕鉃?：1：10，分析效果都是較好的。

▎進(jìn)樣技術(shù)的選擇

在氣相色譜分析中，一般采用注射器或六通閥門進(jìn)樣。在考慮進(jìn)樣技術(shù)的時(shí)候，以注射器進(jìn)樣為主來(lái)研究。

進(jìn)樣量：如果在進(jìn)樣過程中進(jìn)樣量大會(huì)導(dǎo)致：分離度小;保留值變化難于定性;峰高和峰面積與進(jìn)樣量不成線性關(guān)系，不能定量。進(jìn)樣量與氣化溫度、柱容量和儀器的線性響應(yīng)范圍等因素有關(guān)。進(jìn)樣量應(yīng)控制在瞬間氣化，達(dá)到規(guī)定分離要求和線性響應(yīng)的允許范圍內(nèi)。填充柱沖洗法的瞬間進(jìn)樣量:液體樣品或固體樣品溶液一般為0.01～10μl,氣體樣品一般為0.11～10ml,在定量分析中,應(yīng)注意進(jìn)樣量讀數(shù)準(zhǔn)確。

注射器里空氣的排除：用微量注射器抽取液體樣品,只要重復(fù)地把液體抽入注射器又迅速把其排回樣品瓶,就可以將空氣排除。還有一種更好的方法,那就是用計(jì)劃注射量的約2倍的樣品置換注射器3～5次,每次取到樣品后,垂直拿起注射器,針尖朝上，留在注射器里的空氣都應(yīng)當(dāng)跑到針管頂部，推進(jìn)注射器塞子,空氣就會(huì)全部被排掉。

保證進(jìn)樣量的準(zhǔn)確：用經(jīng)置換過的注射器取約計(jì)劃進(jìn)樣量2倍左右的樣品,垂直拿起注射器,針尖朝上,讓針穿過一層紗布,這樣可用紗布吸收從針尖排出的液體。推進(jìn)注射器塞子,直到讀出所需要的數(shù)值。用紗布擦干針尖。至此準(zhǔn)確的液體體積已經(jīng)測(cè)得,需要再抽若于空氣到注射器里。如果不慎推動(dòng)柱塞,空氣可以保護(hù)液體使之不被排走。

進(jìn)樣手法：雙手拿注射器。用一只手(通常是左手)扶針插入墊片,注射大體積樣品(即氣體樣品)或柱前壓力極高時(shí),要防止從氣相色譜儀注樣器來(lái)的壓力把注射器活塞彈出(即用右手的大拇指按壓住活塞頂部)。讓針尖穿過墊片盡可能深的進(jìn)入進(jìn)樣口,壓下注射器活塞停留1秒鐘,然后盡可能快而穩(wěn)地抽出針尖(抽出的同時(shí)繼續(xù)壓住注射器活塞)。

進(jìn)樣時(shí)間：進(jìn)樣時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)柱效率影響很大。若進(jìn)樣時(shí)間過長(zhǎng),遇使色譜區(qū)域加寬而降低柱效率。因此,對(duì)于沖洗法色譜而言,進(jìn)樣時(shí)間越短越好,一般必須小于1秒鐘。

▎氣化室溫度的選擇

氣化室溫度取決于樣品的化學(xué)和熱穩(wěn)定性、沸程范圍、進(jìn)樣口類型等。合適的氣化室溫度即能保持樣品瞬間完全氣化，又不引起樣品分解。溫度過低，氣化速度比較慢，使峰形不規(guī)則，出現(xiàn)平頭峰或伸舌峰;溫度過高使出峰數(shù)目變化，產(chǎn)生前延峰，甚至樣品分解。為選擇合適的氣化室溫度，在多次的進(jìn)樣中我們發(fā)現(xiàn)，氣化室溫度比柱溫高50-100℃或比樣品組分中Z高沸點(diǎn)高50-70℃較為合適。溫度過高過低都會(huì)影響柱效。

網(wǎng)友支招

介紹了幾種國(guó)際上的有效方法后，讓我們來(lái)看看廣大實(shí)驗(yàn)員心中，Z有效的方法是什么呢？

• 一般柱效不好，先排除其他問題，都沒有問題的話就是柱子不行了。
  

• 如果柱子比較老，可以反過來(lái)小流速?zèng)_洗一下(僅適用舊柱子啊，有點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn))。

• 把柱頭變色的填料挖掉，用同類新的填料填充好，效果很好。

• 正向沖洗色譜柱、反向沖洗色譜柱、超聲清洗色譜柱篩板、如果是柱內(nèi)死體積增加則需更換新柱。

• 色譜柱是消耗品，理論來(lái)說，柱效很低的色譜柱是沒得救的，但是有一招，也就是當(dāng)你發(fā)現(xiàn)色譜柱沒得救的時(shí)候可以用一下，就是反沖色譜柱，但是你要注意的是，流速不要設(shè)置太大，這樣的話還能再堅(jiān)持一會(huì)。如果這樣也沒用的話，就重新買吧。

• 如果柱子真的很老舊了，就反相沖洗試試，可能還能用一段時(shí)間，但不會(huì)太久。在然后就只能換填料了，或換新的柱子。

• 把柱子重新活化了一下，柱效由原來(lái)的兩千升到四千多了。不過維持了一個(gè)月又不行了。

口訣幫幫忙

diyi柱子溫度能調(diào)高

第二可選柱子內(nèi)徑小

第三柱外體積小更妙

第四使用超純的硅膠

第五氘燈要選能量高

第六采用中空透光燈

第七改變有機(jī)相比率

第八流動(dòng)相pH可鼓搗

第九可把鍵合相選挑

第十改變有機(jī)添加劑

十一改變流動(dòng)相配比

十二縮短檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間

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柱體積為L(zhǎng)C柱內(nèi)被洗脫劑占據(jù)的體積（即粒子之間的空間和粒子孔內(nèi)空間）。

柱體積可根據(jù)以下公式計(jì)算：

Vm=πr2 Lε

其中：

Vm = 柱體積（單位：mL）

 r = 柱半徑（單位：cm）
L = 柱長(zhǎng)度（單位：cm）

ε = 床層空隙度值

床層空隙度值ε取決于粒子參數(shù)（如孔徑、表面積等）和供應(yīng)商。

對(duì)于ACE 100 ?多孔柱，ε值為~0.63；

對(duì)于ACE 300 ?多孔柱，ε值為~0.75；

而對(duì)于ACE 90 ?實(shí)芯柱，ε值為~0.55.
在討論柱平衡時(shí)，更準(zhǔn)確的是引用達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的柱體積，因?yàn)樗c流速和柱尺寸（規(guī)格）無(wú)關(guān)。

例如，表1a示出了一系列ACE 100 ?多孔柱的柱體積值的計(jì)算。  

表 1a：ACE 100 ?多孔柱的體積計(jì)算值（單位：mL）

表2a顯示了各種流速條件下，4個(gè)不同尺寸的ACE 100 ?多孔柱達(dá)到20和60倍柱體積平衡所需的時(shí)間。

表 2a：ACE 100 ?多孔柱平衡計(jì)算