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  • 干貨 | HPLC峰型問(wèn)題之峰展寬原因分析

    欄目:行業(yè)資訊 發(fā)布時(shí)間:2023-09-14
    HPLC在理想情況下,即色譜柱正常、樣品濃度適宜、分析方法合適,色譜峰在出峰時(shí)間較短的條件下,峰型應對稱(chēng)而尖銳。但實(shí)際測定時(shí)隨著(zhù)樣品在色譜柱中的移動(dòng),樣品分子會(huì )向譜帶兩側擴散,從而使色譜柱出口處的樣品譜帶比柱入口時(shí)寬,且可能產(chǎn)生不對稱(chēng)的峰,這就是峰展寬。
    HPLC在理想情況下,即色譜柱正常、樣品濃度適宜、分析方法合適,色譜峰在出峰時(shí)間較短的條件下,峰型應對稱(chēng)而尖銳。但實(shí)際測定時(shí)隨著(zhù)樣品在色譜柱中的移動(dòng),樣品分子會(huì )向譜帶兩側擴散,從而使色譜柱出口處的樣品譜帶比柱入口時(shí)寬,且可能產(chǎn)生不對稱(chēng)的峰,這就是峰展寬。

    峰展寬

    峰展寬對實(shí)驗中的分離和分析是不利的,那是什么原因導致峰展寬的?

    造成色譜峰展寬的原因

    造成色譜峰展寬的原因主要分為柱內和柱外兩個(gè)方面,柱內方面是指色譜柱本身的性能;柱外方面主要是指接頭的死體積、進(jìn)樣口和檢測器死體積等。

    峰展寬

    即,色譜峰展寬的總方差等于柱內、柱外及其獨立因素的方差和:
    δ2總=δ2柱內+δ2柱外+δ2其他

    柱內展寬的因素

    色譜柱內展寬的兩種因素包括渦流擴散和傳質(zhì)阻力。



    渦流擴散

    當樣品注入全多孔微粒固定相填充柱后,在液體流動(dòng)相驅動(dòng)下,樣品分子不可能沿直線(xiàn)運動(dòng),而是不斷改變方向,形成紊亂似渦流的曲線(xiàn)運動(dòng)。由于樣品分子在不同流路中受到的阻力不同,而在色譜柱中的運行速度有快有慢,加上運行路徑的長(cháng)短不一致,使其到達柱出口的時(shí)間不同,因此引起色譜峰展寬。



    傳質(zhì)阻力

    傳質(zhì)阻力包括移動(dòng)流動(dòng)相傳質(zhì)阻力、滯留流動(dòng)相傳質(zhì)阻力和固定相傳質(zhì)阻,因傳質(zhì)阻力的存在,使分配不能瞬間達至平衡,因此產(chǎn)生色譜峰展寬。

    1、移動(dòng)流動(dòng)相傳質(zhì)阻力:

    在固定相顆粒間移動(dòng)的流動(dòng)相對處于不同層流的流動(dòng)相分子具有不同的流速,溶質(zhì)分子在緊挨固定相顆粒邊緣的流動(dòng)相層流中的移動(dòng)速度比在中心層流中的移動(dòng)速度慢,因而引起色譜峰展寬。同時(shí),有些溶質(zhì)分子也會(huì )從移動(dòng)快的層流向移動(dòng)慢的層流擴散(徑向擴散),使不同層流中溶質(zhì)分子的移動(dòng)速度趨于一致而減少色譜峰展寬。

    2、滯留流動(dòng)相傳質(zhì)阻力:

    色譜柱中填充的全多孔微粒固定相顆粒內部的孔洞中充滿(mǎn)了滯留流動(dòng)相,溶質(zhì)分子在滯留流動(dòng)相中的擴散會(huì )產(chǎn)生傳質(zhì)阻力。對僅擴散到孔洞中滯留流動(dòng)相表層的溶質(zhì)分子僅需移動(dòng)很短的距離,就能很快地返回到固定相顆粒間流動(dòng)的主流路。而擴散到孔洞中滯留流動(dòng)相較深處的溶質(zhì)分子,會(huì )消耗更多的時(shí)間停留在孔洞中,當其返回到主流路時(shí)會(huì )引起色譜峰展寬。

    3、固定相傳質(zhì)阻力:

    溶質(zhì)分子由兩相界面到固定相內部進(jìn)行分配又返回兩相界面的過(guò)程中受到的阻力。
    定相的微孔小且深時(shí),擴散不易進(jìn)行,傳質(zhì)速率慢,對色譜峰展寬影響較大。減小固定相的顆粒粒度和增大孔徑是提高柱效的主要手段。

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    柱外展寬的因素

    柱外峰展寬又稱(chēng)柱外效應,引起峰展寬的柱外因素為進(jìn)樣器、檢測器和各種連接管中的死體積。



    連接管線(xiàn)

    由進(jìn)樣器和進(jìn)樣器到色譜柱的連接管的死體積引起的色譜峰展寬,盡量減小連接管線(xiàn)的長(cháng)度,并采用細內徑的管線(xiàn)為連接線(xiàn)。若管內徑減小,其長(cháng)度可增加;內徑增大,則長(cháng)度要縮短。0.25mm內徑連接管應保持在100mm左右或更短。若采用內徑為0.5mm連接管,則長(cháng)度應在10mm以下,因而在進(jìn)樣器和檢測器之間不使用0.5mm的連接管。但連接管內徑減小,管內壓力降較大,會(huì )使泵壓上升。



    溶劑效應

    樣品溶液的溶劑強度強于流動(dòng)相溶劑強度時(shí)可能會(huì )造成的峰展寬現象。我們可以采取盡量用流動(dòng)相來(lái)溶解樣品,對于梯度洗脫,采用初始的流動(dòng)相比例。對于在流動(dòng)相中溶解度小,必須用強溶劑的時(shí)候,減少進(jìn)樣體積以消除溶劑效應的影響。



    流動(dòng)相

    流動(dòng)相洗脫力不足導致化合物保留時(shí)間延長(cháng)引起寬峰,
    可以選用洗脫力強的溶劑:乙腈、四氫呋喃等;流動(dòng)相組成變化,重新制備新的流動(dòng)相;流動(dòng)相流速太低,調節流速。



    檢測器

    由于檢測器或流通池體積過(guò)大導致寬峰,則可以采用死體積小的檢測器,檢測器對反應時(shí)間或池體積響應過(guò)大,記錄儀響應時(shí)間太長(cháng) ,小體積進(jìn)樣(例如:10ul而不是100ul)以1:10或1:100的比例稀釋樣品, 減少響應時(shí)間或使用更小的流通池。
    注意:檢測器的時(shí)間常數包括檢測器傳感器和電子元件的響應時(shí)間,傳感器的響應較快,而檢測器放大器和記錄儀的時(shí)間常數有可能過(guò)大,使色譜峰變形失真,導致柱效下降,也影響色譜分析的可靠性和準確性。



    柱子

    保護柱污染或失效 ,更換保護柱;色譜柱污染或失效,塔板數較低,更換同樣類(lèi)型的色譜柱。檢查是否漏液(特別是在柱子和檢測器之間),檢查接頭是否松動(dòng)、泵是否漏液、是否有鹽析出以及不正常的噪音,如果必要更換密封;



    進(jìn)樣方式和技術(shù)

    進(jìn)樣有時(shí)會(huì )是峰展寬的主要原因,這取決于進(jìn)樣體積和進(jìn)樣方式。進(jìn)樣體積越大,柱外效應越大進(jìn)樣方式一般有閥進(jìn)樣與注射進(jìn)樣兩種,閥進(jìn)樣允許進(jìn)樣體積大,注射進(jìn)樣允許進(jìn)樣體積小。另外,進(jìn)樣體積還與溶質(zhì)k 值有關(guān),溶質(zhì)k 值越大,允許進(jìn)樣的體積越大。

    對于HPCL而言,由于其色譜柱體積較小,且溶質(zhì)在液相中擴散系數很低,柱外方面對于色譜峰展寬成為不可忽略的因素,考慮柱外方面尤為重要。


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