作為實(shí)驗(yàn)人員我都希望一根色譜柱可以盡可能的耐用，一方面減少檢驗(yàn)成本，另一方面則可以減少因?yàn)轭l繁更換色譜柱產(chǎn)生的檢測(cè)結(jié)果波動(dòng)。
那么毛細(xì)管色譜柱的使用壽命受哪些因素影響，該如何延長(zhǎng)呢？本文對(duì)此予以說(shuō)明。
一、影響色譜柱使用壽命的主要因素
1、色譜柱破損
石英毛細(xì)管柱的聚酰亞胺層，如有少許破損就很難再保護(hù)脆弱的石英毛細(xì)管。當(dāng)柱箱連續(xù)地加熱和冷卻、柱箱風(fēng)扇的震動(dòng)和柱架等都會(huì)對(duì)毛細(xì)管造成應(yīng)力，最終在色譜柱有弱點(diǎn)處破裂。大內(nèi)徑柱更容易破裂，也就是說(shuō)，在操作0.45～0.53mm內(nèi)徑柱時(shí)，要比0.18～0.32mm內(nèi)徑柱更要小心。
如果已經(jīng)斷裂的色譜柱，仍在高溫下連續(xù)運(yùn)行或是作多階溫度程序運(yùn)行，很可能損壞色譜柱，因破裂的后半段暴露在高溫的氧氣中，這樣會(huì)很快地破壞固定相；而斷裂的前半段，由于有載氣流過(guò)，氧的影響會(huì)小些。如斷裂的色譜柱沒(méi)有再加熱或只暴露在高溫或空氣中很短時(shí)間，斷裂的后半部分不會(huì)受到明顯損壞，可考慮作為它用。
2、熱損傷
超過(guò)色譜柱溫度上限，會(huì)造成色譜柱固定相和管表面加速損壞，色譜柱的過(guò)量流失會(huì)使活性組分拖尾，降低柱效。一般熱損壞是一個(gè)很慢的過(guò)程，但有氧存在時(shí)，會(huì)大大加速熱損壞。
另外在有漏氣情況下，色譜柱過(guò)熱也會(huì)加速損壞或永久性損壞色譜柱。
3、氧損傷
氧是毛細(xì)管柱的大敵，在接近室溫下，不會(huì)對(duì)色譜柱有太大損害，柱溫升高時(shí)會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞色譜柱。對(duì)于極性固定相，即使溫度和氧濃度很低時(shí)，也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。雖然，短時(shí)間地暴露在空氣中，如注射空氣或更換隔墊不會(huì)有太大問(wèn)題，但也應(yīng)避免。
在氣路上有漏氣的地方(如氣路、接頭和進(jìn)樣器)，往往是進(jìn)入氧氣的源頭，當(dāng)色譜柱加熱時(shí)，就會(huì)很快地?fù)p壞固定相，會(huì)過(guò)早地引起固定液的過(guò)度流失，至使活性化合物有拖尾，降低柱效。在不太嚴(yán)重的情況下，色譜柱還會(huì)有一定的分離功能，但柱效已經(jīng)下降。在嚴(yán)重的情況下，色譜柱就會(huì)完全失效。
4、化學(xué)損傷
有少數(shù)化合物會(huì)使固定相遭到破壞。不揮發(fā)性化合物，進(jìn)入色譜柱常常會(huì)降低色譜柱的性能，但是不會(huì)破壞固定相，有條件時(shí)這些沉積的殘留物可以用溶劑沖洗而除去，能恢復(fù)色譜柱的性能。
要避免進(jìn)入色譜柱的主要化合物是無(wú)機(jī)和礦物堿和酸，這些礦物堿和酸不會(huì)揮發(fā)，通常積累在色譜柱的前端，如果使其停留在那里就會(huì)破壞固定相，使色譜柱過(guò)早的大量流失，使活性化合物拖尾，以及使柱效下降，其征兆和熱損壞及氧損壞類似。
由于化學(xué)損壞多發(fā)生在色譜柱的前端，所以可把色譜柱的前端切掉0.5～1m，在比較嚴(yán)重的情況下，可以截去 5m 或更長(zhǎng)的一段。如果使用保護(hù)柱就會(huì)減小色譜柱被損害的長(zhǎng)度，但是需要經(jīng)常處理或更換保護(hù)柱。酸或堿還常常會(huì)破壞石英管內(nèi)的去活表面，因而會(huì)引起活性化合物的峰形變壞。
5、污染
氣相色譜中，毛細(xì)管色譜柱被污染是很普遍的問(wèn)題，不幸的是，它和各種各樣常見的故障相似，常常被錯(cuò)誤的判斷為其它的故障，雖然被污染了的色譜柱并沒(méi)有損壞，但已失去效能。通常有兩種基本類型的污染物，不揮發(fā)性污染物和半揮發(fā)性污染物。不揮發(fā)性污染殘留物不能從色譜柱里洗脫出來(lái)，而是累計(jì)在色譜柱里，這樣它就成為涂漬了殘留物的色譜柱，因而影響溶質(zhì)的分配。而且殘留物還會(huì)和活性化合物相互作用，甚至造成峰的拖尾，減少峰面積。
活性溶質(zhì)是指那些含有羥基或氨基(一些硫醇基)及醛的物質(zhì)；半揮發(fā)性污染物最后會(huì)洗脫出去，但需要幾個(gè)小時(shí)或幾天時(shí)間，半揮發(fā)性污染物和不揮發(fā)性殘留物一樣，他們也會(huì)引起峰形變壞和峰面積減小。此外，還常常引起基線不穩(wěn)定(漂移、噪音增加)或出鬼峰等。
污染物的來(lái)源有許多，其中進(jìn)樣是最主要的來(lái)源。生物液體和組織、土壤、廢水、地下水和類似的含有大量半揮發(fā)的和不揮發(fā)物質(zhì)的基體，甚至使用凈化方法，樣品也會(huì)含有少許這些物質(zhì)并帶到注射樣品中，幾次到幾百次進(jìn)樣就會(huì)造成殘留物的積累故障。柱上進(jìn)樣、不分流進(jìn)樣和大口徑柱直接進(jìn)樣等進(jìn)樣方法常常會(huì)造成上述色譜柱的嚴(yán)重污染。
污染物還會(huì)來(lái)源于氣體管路、凈化器、密封墊、隔墊的碎屑或其他與樣品可能接觸的物質(zhì)，如樣品瓶、溶劑、注射器、移液管等，這些類型的污染物可能會(huì)突然性的引起故障。
二、延長(zhǎng)色譜柱使用壽命的方法
1、正確的安裝和操作
氣相色譜柱一旦受到損傷之后，想恢復(fù)其分離效能往往是極其困難的，因此要使一根氣相色譜柱能夠獲得更長(zhǎng)的使用壽命，最根本的是在于能夠正確的安裝和操作，形成良好的使用和維護(hù)習(xí)慣。如定期對(duì)管路和壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行檢漏、定期更換隔墊、用高純度載氣、安裝氧凈化器以及不要待載氣鋼瓶完全用空再進(jìn)行更換等，以免系統(tǒng)和氧接觸而受氧化損壞；嚴(yán)格和徹底的凈化樣品，以減少半揮發(fā)性和不揮發(fā)性殘留物對(duì)色譜柱的污染。
2、使用預(yù)柱
為了延長(zhǎng)色譜柱的壽命，除合理選擇柱類型和固定相外，減少柱的活化或再生頻率，提高日常工作效率，是較佳的方法。有時(shí)使用預(yù)柱是不可缺少的。
在毛細(xì)管氣相色譜分析中，可以使用一段1～10m的去活石英毛細(xì)管作為預(yù)柱，減少污染物對(duì)色譜柱的損傷。這段去活石英毛細(xì)管又被稱為空保護(hù)柱，它連接在毛細(xì)管柱前面。去活石英管沒(méi)有涂漬任何固定相，只是對(duì)管壁表面進(jìn)行了去活處理，以便減小和溶質(zhì)的作用，大多數(shù)的情況下，空保護(hù)柱內(nèi)外徑和色譜柱相同，如果管徑不同，最好使用內(nèi)外徑大一些的保護(hù)柱，要比使用直徑小的效果更好。
當(dāng)樣品中含有不揮發(fā)組分時(shí)，使用保護(hù)柱可免污染色譜柱，這樣可以大大減少殘留物和樣品之間的作用。因?yàn)榭毡Ｗo(hù)柱不會(huì)保留溶質(zhì)(沒(méi)有涂漬固定相)，且殘留物不會(huì)覆蓋在固定相的上面而導(dǎo)致不好的峰形�？毡Ｗo(hù)柱常為3～5m長(zhǎng)，當(dāng)有峰形出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，保護(hù)柱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再處理或更換了。
空保護(hù)柱也常用于某些樣品，以改善峰形。在大體積進(jìn)樣(>2μL)的不分流進(jìn)樣、大內(nèi)徑柱直接進(jìn)樣和柱頭進(jìn)樣情況下，對(duì)溶劑和固定相極性不匹配時(shí)很有用，它對(duì)靠近溶劑前沿流出的峰或溶質(zhì)的極性和溶劑很相似時(shí)色譜峰，會(huì)有很大改善。
3、色譜柱的再生
當(dāng)色譜柱使用一段時(shí)間以后，柱內(nèi)由于各種原因，滯留了一些高沸點(diǎn)組分或氧化物等，除柱效有所下降外，還可能出現(xiàn)基線波動(dòng)或“鬼峰”。為了去除污染物，使柱效和基線恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，稱為色譜柱的再生。色譜柱的再生和柱老化有一定區(qū)別和不同，它是柱在使用一段時(shí)間柱性能下降，經(jīng)處理后盡量恢復(fù)到原來(lái)性能的過(guò)程。
a.色譜柱在以下幾種情況必須再生處理：
i.使一段時(shí)間，柱效明顯下降；
ii.柱被污染，特別是在程序升溫時(shí)，基線漂移和噪聲超過(guò)容忍程度或出現(xiàn)“鬼峰”；
iii.柱頭塌陷，柱床短路或斷位(在玻璃柱中容易發(fā)現(xiàn))，而出現(xiàn)尖峰或雙重峰；
iv.峰形展寬，保留時(shí)間明顯變化；
v.待分離組分和固定相表面非特異性相互作用，引起保留時(shí)間較短的峰拖尾或出現(xiàn)雙峰；
b.毛細(xì)管柱再生的幾種方法
i.用載氣將色譜柱污染物沖洗出來(lái)；
ii.將柱頭截去100mm 或更長(zhǎng)一些；
iii.若使用交聯(lián)的色譜柱，可在儀器上反復(fù)注射溶劑進(jìn)行沖洗。常用的溶劑依次為丙酮、甲苯、乙醇、氯仿和二氯甲烷，每次可進(jìn)樣5～10μL；
iv.交聯(lián)柱在儀器上沖洗無(wú)效時(shí)，可把柱拆下來(lái)用二氯甲烷或氯仿沖洗，溶劑用量視柱的污染程度而定，一般20mL 左右。
c. 色譜柱再生前應(yīng)注意的問(wèn)題
當(dāng)分析出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不能只考慮是柱問(wèn)題，而馬上進(jìn)行再生。除上述情況外，還應(yīng)考慮樣品處理、進(jìn)樣技術(shù)、操作有無(wú)失誤、數(shù)據(jù)處理參數(shù)有無(wú)改變等可能帶來(lái)的問(wèn)題。
i.襯管、預(yù)柱和檢測(cè)器被污染也會(huì)引起基線不穩(wěn)定、出現(xiàn)“鬼峰”或裂解峰；
ii.新的注射墊也會(huì)引起基線漂移和出現(xiàn)“鬼峰”；
iii.襯管密封欠佳、柱安裝死體積或檢測(cè)器固有特性也會(huì)引起較早出現(xiàn)峰的拖尾；
iv.分析系統(tǒng)發(fā)生變化(如漏氣嚴(yán)重)也可能使保留時(shí)間突變；
v.峰變寬，除柱效下降外也可能由柱外效應(yīng)引起；
vi.進(jìn)樣量太大也會(huì)引起峰變寬、拖尾或保留時(shí)間變短；
vii.色譜柱長(zhǎng)時(shí)間樣品過(guò)載，保留時(shí)間也會(huì)變小等。
d.色譜柱再生時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
i.如前所述和色譜柱老化一樣，不是溫度越高越好，時(shí)間越長(zhǎng)越好；建議不要使用長(zhǎng)時(shí)間烘烤的方法，來(lái)處理受到污染的色譜柱，因?yàn)楹婵緯r(shí)，溫度會(huì)把污染的殘留物變成不能溶解的物質(zhì)，再用溶劑清洗也無(wú)濟(jì)于事；
ii.儀器在高靈敏度操作時(shí)，如：量程在1×10-11A/mV以下，痕量分析程序升溫過(guò)程中，溫度升到大于180℃后，基線明顯漂移是不可避免的；
iii.不同類型柱子，再生方法不同；
iv.樣品種類、組分、進(jìn)樣量不同或操作時(shí)間長(zhǎng)短不同，再生方法也不同；
v.儀器本身?xiàng)l件如：氣源種類、純度、凈化條件、進(jìn)樣口結(jié)構(gòu)和操作檢測(cè)器不同，再生柱方法也有區(qū)別；
vi.高分子量組分污染色譜柱后，高溫再生時(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致固定相的老化；使用交聯(lián)或鍵合柱最好用溶劑漂洗再生，漂洗溶劑流動(dòng)方向一定要從柱出口注入。應(yīng)該注意，毛細(xì)管柱交聯(lián)鍵合率通常不到90%，因此會(huì)漂洗掉未化學(xué)結(jié)合的液相部分，所以保留時(shí)間和分離狀態(tài)會(huì)有所變化；
vii.對(duì)于難揮發(fā)物，碳化物是不能通過(guò)再生除去，對(duì)于填充柱最好使用帶襯管氣化室進(jìn)樣器，對(duì)于毛細(xì)管可通過(guò)把柱入口切去30～50cm的方法除去污物段。有條件的可以使用預(yù)柱，把不揮發(fā)的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物和顆粒材料阻留在預(yù)柱中，需要時(shí)更換預(yù)柱；
viii.在某些情況下，色譜柱要在溫度極限附近使用，這時(shí)基線漂移和大噪聲已不可避免，柱的再生要求只能視情況而定；
ix.不是所有色譜柱通過(guò)再生均能恢復(fù)原來(lái)性能。對(duì)于柱效下降的柱，可以用作要求低的分析。評(píng)價(jià)色譜柱失效的標(biāo)準(zhǔn)主要有兩條：分離能力與選擇性已不能滿足要求；基線波動(dòng)和出現(xiàn)“鬼峰”超出了允許范圍。
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