色谱柱保养指南：如何精准判断是否需要保养及保养要点！

在了解色谱柱的保养要点前，我们要先来了解一下什么是色谱柱：

色谱柱是一种填充有固定相(可以是固体吸附剂或涂渍在惰性载体上的液体)的管状装置。它提供了一个使混合物中的各组分在流动相的推动下，基于不同的物理化学原理(如吸附、分配、离子交换、分子排阻等)进行分离的场所。

1、结构组成方面

（1）柱管：

柱管是色谱柱的外壳，它起到容纳固定相和保护内部填充物的作用。柱管材料根据色谱类型和应用需求有所不同。在气相色谱中，常用不锈钢或玻璃材质。不锈钢柱管具有良好的机械强度和耐高压性能，能够承受较高的气压，适用于各种复杂的气相色谱分析条件;玻璃柱管则具有化学惰性好、透明度高的特点，便于观察柱内填充物的情况，但机械强度相对较弱。在液相色谱中，柱管材料也有不锈钢和塑料(如聚醚醚酮，PEEK)等。不锈钢柱管在液相色谱中同样可以承受较高的压力，而且化学稳定性较好;PEEK 柱管则具有良好的化学兼容性，特别是对于一些腐蚀性较强的流动相有较好的耐受性。

（2）固定相：

固定相是色谱柱实现分离功能的关键部分。它可以是固体吸附剂，例如硅胶。硅胶表面具有丰富的硅羟基，这些硅羟基可以与样品分子发生吸附作用。在气相色谱中，硅胶可以作为吸附剂分离一些低沸点、易挥发的有机化合物;在液相色谱中，硅胶也是正相色谱柱常用的固定相材料，用于分离极性化合物。固定相也可以是涂渍在惰性载体上的液体，如在气相色谱的填充柱中，将一些高沸点的有机液体(如聚乙二醇)涂渍在硅藻土等惰性载体上，作为固定相用于分离不同沸点范围的化合物。在液相色谱的反相色谱柱中，最常见的固定相是键合有不同长度碳链(如 C18、C8 等)的硅胶，这些碳链基团能够与非极性或弱极性的样品分子发生疏水相互作用，从而实现分离。

2、分类角度

（1）按色谱类型分类：

气相色谱柱：主要用于分离和分析气体或挥发性有机化合物。它分为填充柱和毛细管柱。填充柱内部填充有固体吸附剂或涂渍有固定液的担体，其柱内径较大，一般在 2 – 6mm 左右，长度通常在 1 – 5m 之间。填充柱具有较高的柱容量，能够处理较大量的样品，但柱效相对较低。毛细管柱的内径很细，一般在 0.1 – 0.53mm 之间，长度可达几十米甚至上百米。毛细管柱内壁涂渍有固定液或固定相，由于其高的长径比，具有很高的柱效和分离能力，能够分离非常复杂的混合物，但柱容量较小。

液相色谱柱：用于分离和分析液体样品中的各种化合物。包括反相色谱柱、正相色谱柱、离子交换色谱柱、分子排阻色谱柱和手性拆分色谱柱等。反相色谱柱是最常用的液相色谱柱，其固定相是非极性或弱极性的，如 C18、C8 等键合硅胶，流动相是极性溶剂，主要用于分离非极性或弱极性化合物。正相色谱柱的固定相是极性的，如硅胶、氨基键合硅胶等，流动相是非极性或弱极性溶剂，适用于分离极性化合物。离子交换色谱柱以离子交换树脂或化学键合离子交换剂为固定相，通过离子交换作用分离离子或可离解的化合物。分子排阻色谱柱根据样品分子的大小进行分离，利用色谱柱填充剂的高分子凝胶孔隙大小，对分析目标大分子线团尺寸进行排阻分离。手性拆分色谱柱则是利用手性环境使对映异构体间呈现物理特征的差异，从而实现光学异构体的拆分。

（2）按固定相的形状和结构分类：

整体柱：整体柱是一种连续的多孔材料，没有传统色谱柱中的颗粒填料。它具有较高的渗透性和传质效率，能够在高流速下保持较低的柱压，同时具有良好的分离性能。整体柱在快速分离和高通量分析方面具有优势，例如在蛋白质组学等领域，用于快速分离生物大分子。

微柱和纳柱：微柱和纳柱的尺寸较小，其内径通常在微米或纳米级别。这些小型色谱柱在微流控芯片等微型分析系统中应用广泛，由于其体积小，可以实现样品的微量分析，并且能够与微型化的检测设备集成，提高分析系统的便携性和自动化程度。

为了保证色谱柱的长期稳定运行和高效分离性能，正确的保养也至关重要。

3、使用前的注意事项

(1)色谱柱的选择

应根据分析样品的性质、分离目标以及仪器条件等因素，选择合适类型、规格和填料的色谱柱。例如，对于极性较强的样品，宜选用极性色谱柱;对于复杂混合物的分离，可能需要选择具有较高柱效和选择性的色谱柱。

(2)检查与安装

在安装前，仔细检查色谱柱外观是否有损坏，如柱体破裂、填料泄漏等。安装过程中，要确保色谱柱连接紧密，避免出现死体积和泄漏现象。同时，注意色谱柱的安装方向，按照柱身上的标识正确连接进样口和检测器端。

4、使用过程中的保养要点

(1)流动相的选择与预处理

适配性：流动相应与色谱柱的填料和分析样品相互兼容，避免使用会对填料造成溶解、侵蚀或化学吸附的溶剂。例如，硅胶基质的色谱柱不宜长时间使用强碱性流动相。

纯度与过滤：流动相应具有足够的纯度，使用前需通过 0.45 µm 或 0.22 µm 的滤膜进行过滤，以去除其中的微小颗粒杂质，防止堵塞色谱柱的填料孔隙，影响柱压和分离效果。

脱气处理：流动相中的溶解气体会在柱内形成气泡，导致基线噪声增大、柱压波动甚至分离异常。可采用超声脱气、在线脱气或氦气鼓泡等方法对流动相进行脱气处理。

(2)操作条件的控制

流速与压力：避免在过高的流速和压力下运行色谱柱。流速过快可能会使柱压升高，加速填料的磨损和柱床的塌陷;而压力过高则可能超出色谱柱的耐压范围，损坏色谱柱。应根据色谱柱的规格和仪器的性能，合理设置流速和压力上限，并定期监测柱压变化。

温度：控制好色谱柱的工作温度，温度过高可能会导致填料的流失和固定相的降解，影响色谱柱的寿命和分离性能;温度过低则可能使样品的扩散速度减慢，峰形展宽。一般来说，应根据分析方法的要求，将色谱柱温度保持在一个稳定的范围内，并避免温度的急剧变化。

(3)样品的预处理

样品在进样前应进行适当的预处理，如过滤、离心、萃取、衍生化等，以去除其中的杂质、大分子物质和干扰物，防止其在色谱柱内残留和积累，影响柱效和分离效果。同时，要注意控制样品的浓度和进样量，避免过载对色谱柱造成损害。

5、使用后的清洗与维护

(1)冲洗程序

分析结束后，应及时用合适的溶剂对色谱柱进行冲洗，以去除残留在柱内的样品、杂质和流动相。冲洗溶剂的选择应根据色谱柱的类型和分析样品的性质而定，一般先用高比例的水相溶剂冲洗，再逐渐过渡到高比例的有机相溶剂进行冲洗，最后用纯有机溶剂进行保存。

(2)柱效监测

定期对色谱柱的柱效进行监测，可通过测定理论塔板数、峰对称性、分离度等参数来评估色谱柱的性能变化。如发现柱效明显下降，应及时查找原因并采取相应的措施进行修复或再生，如更换柱头填料、反向冲洗等。

6、存放注意事项

(1)存放环境

色谱柱应存放在干燥、通风、避光且温度适宜的环境中，避免长时间暴露在高温、高湿、强光或有化学腐蚀性气体的环境中，防止色谱柱的填料和柱体受到损坏。

(2)柱头密封

在存放色谱柱时，应使用配套的柱头密封帽将色谱柱的两端密封好，防止空气中的水分和杂质进入柱内，影响色谱柱的性能。

色谱柱的保养贯穿于色谱分析的全过程。通过在使用前的正确选择和安装、使用过程中的精心操作和维护、使用后的及时清洗以及妥善的存放，能够有效延长色谱柱的使用寿命，保证色谱分析结果的准确性、重复性和稳定性。

7、可以从以下几个方面判断色谱柱是否需要保养：

1、色谱柱性能方面

●保留时间变化：若保留时间显著且不可预测地延长或缩短，连续运行相同样品时保留时间不稳定，重现性差，可能是色谱柱性能下降，需要保养。

●峰形和峰面积变化：峰形变差，如出现拖尾、前倾、峰分裂或变宽等情况;峰面积减小，导致检测灵敏度下降，这可能意味着色谱柱的填料受损、柱效降低或存在污染，需要进行保养。

●分离效率降低：相邻峰之间的分离度变小，无法有效分离，峰宽增加，说明色谱柱的选择性和柱效下降，可能是由于色谱柱老化、填料流失或污染等原因引起，需要及时保养。

2、仪器运行参数方面

●基线噪音增加：基线噪音明显增大，可能是色谱柱内有杂质残留、固定相流失或系统其他部件存在问题影响到色谱柱，此时需要对色谱柱进行检查和保养。

●系统压力变化：在其他条件不变的情况下，系统压力升高，可能是色谱柱堵塞，如流动相中的杂质在柱内积累、样品中的大分子物质吸附在填料上;压力降低则可能是色谱柱出现泄漏或填料塌陷等情况，都需要对色谱柱进行维护。

3、其他方面

●使用时间和进样次数：根据色谱柱的类型、固定相的性质以及使用条件等，达到一定的使用时间或进样次数后，即使未出现明显的性能问题，也应考虑进行保养，以预防潜在的问题并延长色谱柱的使用寿命。

●清洗和再生效果：如果色谱柱经过常规的清洗和再生程序后，性能没有明显改善，仍然存在保留时间变化、峰形异常、分离度下降等问题，可能是色谱柱的填料已经损坏或老化严重，需要进一步评估是否需要更换色谱柱或采取更深入的修复措施。

●样品的性质和前处理情况：若分析的样品成分复杂、含有高沸点、高极性、大分子或强腐蚀性的物质，容易对色谱柱造成污染和损害，需要在使用后及时进行清洗和保养。此外，如果样品前处理不当，如未经过过滤、离心、萃取等处理，杂质进入色谱柱，也会影响色谱柱的性能，增加保养的频率。