色譜儀色譜柱的制作步驟介紹

無論是氣相色譜儀還是液相色譜儀，色譜柱都是分離的核心。液相色譜的固定相可以說是五花八門，不同固定相的色譜柱，對于化合物的分離能力是不一樣的，最終的分離能力，既和材料有關(guān)，又和制作工藝有關(guān)。以現(xiàn)在主流的硅膠柱為例，制作色譜柱分為六個步驟。

第一步，要將高純度的TEOS聚合為納米級的硅膠。在反應(yīng)器中加入特殊的試劑，使得硅膠顆粒聚集成更大的小球。大小一致的粒徑是色譜柱性能的關(guān)鍵，所以聚集的過程需要嚴(yán)格的監(jiān)控。當(dāng)顆粒的大小接近目標(biāo)，比如5um時，就會停止聚集的過程。這樣聚集而成的硅膠顆粒擁有非常大的內(nèi)表面，也叫做全多孔硅膠。除了全多孔硅膠外，還有核殼型硅膠,它是在實心硅膠核的外面再聚合一層多孔硅膠。這種色譜柱的直徑是實心核內(nèi)徑和多孔層厚度之和，但只有多孔層才真正和化合物相互作用，參與分離過程。還有些色譜柱使用的是混合顆粒，也叫無機-有機雜化技術(shù)。硅膠屬于無機物，是由TEOS聚合而成的，而雜化技術(shù)的第一步就是將無機物TEOS和另一種有機的單體聚合成混合顆粒，引入了更穩(wěn)定的Si-C鍵，可以讓硅膠的化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定，也更耐酸堿。

第二步是在高溫下煅燒。就像陶瓷一樣，經(jīng)過煅燒之后，形成Si-O-Si的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使硅膠的強度更高，可以耐受更高的壓力。

第三步是活化。用極性的溶劑活化硅膠的表面，產(chǎn)生更多的活性硅羥基，為下一步的鍵合做準(zhǔn)備。

第四步是鍵合。鍵合工藝有上百種之多，即便都是C18柱，不同工藝也會使得色譜柱的pH耐受范圍，溫度使用上限，色譜柱的選擇性等產(chǎn)生差別。鍵合就是一個硅烷化的反應(yīng)，把硅羥基上的氫置換成其它的基團(tuán)。如果換成十八個碳的烷烴長鏈，那這就是C18柱，或者叫ODS柱。如果換成苯基，那就叫苯基柱。

第五步是封端。不管什么鍵合技術(shù)，都不可能把所有的硅羥基都鍵合上C18。因為C18比氫大很多，由于空間位阻，擺不下那么多，所以一定會有裸露的硅羥基。這些硅羥基是酸性的，所以這些還沒有變身的硅羥基不僅會和有羥基的化合物形成氫鍵效應(yīng)，還會吸附堿性化合物，造成拖尾呀，甚至不出峰，所以需要封端。封端也是一種硅烷化反應(yīng)，只不過換成小體積的甲基，因為它比C18小很多，所以可以避開空間位阻的問題，把裸露的硅羥基保護(hù)起來。就像先種上大樹，種不下了，還可以種上小草，來保護(hù)裸漏的土地。需要注意的是，封端雖然很重要，但并不是必須的。在強酸性的緩沖體系下，更傾向于使用不封端的柱子。

最后一步是在高壓下進(jìn)行填充。填充的壓力和顆粒數(shù)量都需要嚴(yán)格控制。如果填充不夠緊密，流動相在高壓下會繼續(xù)擠壓填料，形成柱頭的空腔，也就是柱頭塌陷，這會導(dǎo)致色譜峰的擴散。除了需要填充的柱子，還有一種整體柱，也叫連續(xù)床。傳統(tǒng)的柱子是先制作小粒徑的硅膠，鍵合，修飾，最后進(jìn)行填充。當(dāng)內(nèi)徑越來越小的時候，填充就越來越困難。而整體柱是制造一整塊多孔硅膠，類似于海綿的結(jié)構(gòu)，整體成型干燥，再用聚合物涂層來處理硅膠的內(nèi)表面，比如鍵合、修飾，最后，直接裝進(jìn)金屬管里。它的最大優(yōu)點是大大降低了制造成本。特別是毛細(xì)管整體柱的研究，讓業(yè)內(nèi)十分期待。另外，整體柱的內(nèi)表面積特別大，是普通硅膠柱的兩倍，所以可以采用更高的流速，而不會導(dǎo)致柱效的喪失，也永遠(yuǎn)不會有柱頭塌陷的問題。

（內(nèi)容參考色譜學(xué)堂網(wǎng)）