出现峰形异常原因及解决方案

出现峰形异常原因及解决方案

实验时遇到峰形异常的情况很多,造成峰形异常的因素很多,柱外死体积算是比较常见的原因之一,柱外死体积引起峰形异常有个特点,对先出的峰影响大,对后出峰影响小;柱头塌陷、柱头和筛板污染等都会引起所有的峰形都异常,硅醇基次级保留则引起部分峰发生拖尾现象。

 

峰形异常常见形式

峰形异常常见形式包括峰后拖、峰前延等

 

峰后拖

常见的3种拖尾情况

 图1

 

引起峰后拖的原因

反相色谱中,通常非极性和弱极性的化合物能获得良好的峰形,而带有-COOH、-NH2、-NHR、-NR2等极性基团的化合物则比较容易产生拖尾,这些硅胶表面残留硅羟基对极性和碱性样品分子产生次级保留效应。

 

反相填料表面有残余的硅羟基,也会引起峰后拖

根据电离规律,流动相的pH-pKa>2即pH>6.7时,99%以上的硅羟基应该是呈离子状态的,即Si-O- ,而pKa-pH>2即pH<2.5时,酸性环境抑制了硅羟基的电离,99%以上的硅羟基应该是呈分子状态的,即Si-OH,但其极性仍然存在,即Si-Oδ-Hδ+。Si-Oδ-Hδ+和-Si-O-对于极性化合物之间的作用力则是一种极性的静电作用力,这种作用力比范德华力要强得多。

 

硅胶表面由于键合了C18长链,由于空间位阻作用,样品分子中能接触到残余硅羟基的机会不多,只有少部分的分子才能与残余硅羟基产生强的静电作用而被推迟洗脱出来,产生后拖。拖尾严重的程度与样品分子极性大小和残余硅羟基的多少有着直接的关系。

 

相同的样品在不同品牌的柱子上产生拖尾的严重性不同,从填料合成的角度而言就是键合密度是否高、封尾是否彻底,高密键合和彻底的封尾能降低峰拖尾的情形,获得良好的峰形。恒谱生 C18系列液相色谱柱采取的就是高密键合和彻底的双峰尾工艺。

 

峰前延

三种峰前延的表现形式

 图2

 

造成前延峰的原因有多种,大致可分为以下几种

原因一,样品过载

如果色谱柱中样品含量过高,可能产生前延峰,一般认为峰高在100mAU左右比较合适,不至于因过载影响峰形。通过降低样品浓度,其峰形会逐渐正常。

 

原因二,检查溶解样品使用了流动相

溶解样品的溶剂洗脱能力比流动相强,就会发生峰前延。这对这种情况,可以酌情替换流动相填料。

 

正常来讲,峰形应该是样品在色谱柱上均匀的前移的情况下得到的,浓度分布在整个通过色谱柱柱床的过程中任何时候都呈正态分布。

 

样品溶液进样后到达色谱柱时间很短,应还未被流动相充分稀释,洗脱能力更强的样品溶剂的局部存在,将使部分样品被洗脱的速度加快,导致峰前延。

 

原因三,流动相中缓冲盐的浓度过低

缓冲盐浓度过低可能导致色谱柱发生峰前延,因此很多人员在实验时会增大流动相中的离子强度。

 

原因四,柱温过低

过低的柱温会导致前延峰的产生,通过升温,可以增加流动相传质速率,减少因静电作用引起的前拖,但温度不宜太高,温度太高容易损伤色谱柱,特别是含有离子对试剂的时候,最好不要超过40℃。

如何延长色谱柱使用寿命

色谱柱如果得到正确使用、维护和保养,寿命会很长。在使用保护柱的情况下,有寿命超过1万针的实例。如果不用保护柱,即便得到很好保养维护,一般能用到2000针左右就不错了。

 

色谱柱是高档仪器中的高档部件,表面看,一支只有和筷子一样大小的色谱柱,2000-5000元价格算比较昂贵了,但色谱柱的使用成本占整个分析成本的比例却很低。因为色谱柱是耗材中可重复试用次数算多的,按平均用2000次计算,单次使用成本仅有1-2元人民币,与制样和试剂成本相比,几乎可忽略不计。

 

为了确保色谱柱的使用寿命,有条件的实验室,建议每支色谱柱固定做一种分析方法。尽管这样需要准备的色谱柱数量会多一些,但从长时间维度看。这种方法可以有效减少色谱柱来回切换产生的问题,降低损耗,总体成本也会更低。

 

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发布于: 2024-07-13