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液相色谱柱的类型有哪些?

2025年04月19日 13:37:16 人气: 30 来源: 济南明晓工业技术有限公司

液相色谱柱有多种分类方式,以下是一些常见的类型:

一、按分离模式分类

1.反相色谱柱

① 固定相:通常是以硅胶为基质,表面键合有极性相对较弱的官能团,如 C18(十八烷基硅烷)、C8(辛基硅烷)、苯基等。

② 流动相:极性较强,通常为水、缓冲液与甲醇、乙腈等的混合物。

③ 分离原理:基于样品中不同组分和固定相疏水基团之间疏水作用的不同进行分离,极性较强的组分先被洗脱出来,极性弱的组份在色谱柱上有更强的保留,适用于分离大多数有机化合物。

2.正相色谱柱

① 固定相:一般为硅胶(Silica)以及其他具有极性官能团,如胺基团(NH2)和氰基团(CN)的键合相填料。

② 流动相:极性相对比固定相低,如正己烷、氯仿、二氯甲烷等。

③ 分离原理:依据样品中各组份的极性大小进行分离,极性强的组份最先被冲洗出色谱柱,常用于分离光学异构体和极性比较大的物质。

3.离子交换色谱柱

① 固定相:是离子交换剂,带有可进行可逆离子交换的离子交换基团,如带有磺酸基团(阳离子交换)或季铵盐基团(阴离子交换)的聚合物或硅石基质。

② 流动相:通常为水溶液,通过改变流动相的组成或使用梯度洗脱来实现离子的分离。

③ 分离原理:基于离子交换原理,样品中的离子会与固定相上的离子交换基团发生交换作用,根据离子与固定相之间亲和力的不同实现分离,用于分离解离性较强的有机盐类化合物。

4.亲水相互作用色谱柱(HILIC)

① 固定相:通常是在二氧化硅基础上修饰有极性官能团,如二醇、酰胺或两性离子。

② 流动相:一般是高比例的有机溶剂和少量的水。

③ 分离原理:基于溶质在亲水固定相表面的吸附和分配作用,以及溶质与流动相之间的相互作用进行分离,适用于分离极性化合物,尤其是在反相色谱中保留较弱的极性化合物。

5.分子排阻色谱柱(SEC)

① 固定相:是多孔的凝胶材料,如交联聚苯乙烯 - 二乙烯基苯(PS-DVB)或多孔硅胶颗粒,有不同的孔径大小。

② 流动相:通常为有机溶剂或缓冲溶液。

③ 分离原理:根据分子大小进行分离,大分子物质由于无法进入凝胶孔而先被洗脱出来,小分子物质则进入凝胶孔中,在柱内停留时间较长,可用于分离蛋白质类等大分子化合物。

6.亲和色谱柱

① 固定相:具有特定的生物识别特性,如蛋白 A 修饰的硅胶,用于特定蛋白质的纯化。

② 流动相:根据具体的分离对象和实验条件进行选择。

③ 分离原理:利用生物分子之间的特异性相互作用,如抗原 - 抗体、酶 - 底物、受体 - 配体等,实现对目标生物分子的分离和纯化。

二、按固定相基质分类

1.硅胶基质柱

① 特点:具有良好的机械强度和化学稳定性,是目前分析型液相色谱柱中常用的基质。但只能在 pH2.0-7.5,小于 60 度的条件下使用,强极性硅羟基的次级保留效应较强。

② 应用:适用于分离多种类型的化合物,如反相硅胶柱用于分离大多数有机化合物;正相硅胶柱用于分离光学异构体和极性大的物质;离子交换柱用于分离解离性较强的有机盐类化合物。

2.聚合物基质柱

① 特点:采用聚苯乙烯 - 二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸脂、多孔性微球蛋白等聚合物凝胶作为主要填料,具有更强的疏水性及更宽泛的 pH 范围(1.0-14.0),但柱效较低。

② 应用:主要应用于凝胶渗透色谱(GPC)、凝胶过滤色谱(GFC)及分子排阻色谱(MEC),用于分离蛋白质类等大分子化合物。

3.其他无机物填料柱

① 特点:主要有石墨化碳、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)等填料,不需要进行表面改性,自身表面即可对各类化合物有强保留,可在任意 pH(氧化铝除外,不能大于 12.0)及高温度(可达 100℃)下使用。

② 应用:石墨化碳填料柱能分离多种化合物,主要用于分离几何异构体;氧化铝柱刚性强,柱床稳定,可分离多种化合物且多用于制备色谱;氧化锆柱较氧化铝柱有更强的 pH 适用范围及能耐受更高的温度,但其应用尚待进一步研究。

三、按柱填料颗粒大小分类

1.常规颗粒色谱柱

① 特点:颗粒直径通常在 5-10μm 之间,具有较高的柱效和分离能力,柱压相对较低,对仪器的要求相对不高。

② 应用:适用于大多数常规的液相色谱分析,能够满足一般的分离和检测需求。

2.小颗粒色谱柱

① 特点:颗粒直径一般为 3-5μm,甚至更小,能够提供更高的分离效率,但柱压也相对较高,需要使用耐高压的液相色谱仪器。

② 应用:在对分离度要求较高的情况下,如复杂样品的分析、痕量物质的检测等,小颗粒色谱柱能够发挥更好的作用。

关键词: 液相色谱柱
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