成都摩爾科學(xué)儀器有限公司
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閱讀：294發(fā)布時(shí)間：2022-8-20
大家有沒(méi)有覺得很奇怪，為什么我們使用的色譜柱都是2.1MM.4.6MM。卻不是3MM.5MM這樣的數(shù)字呢？為什么內(nèi)徑都是一些很零碎的數(shù)字而不是整數(shù)呢？下面成都摩爾科學(xué)儀器有限公司為大家講解一哈這個(gè)問(wèn)題。
思路提示：流速1mL/min對(duì)應(yīng)的是4.6mm內(nèi)徑色譜柱的******流速，而1.18mL/min對(duì)應(yīng)的是5mm內(nèi)徑色譜柱的******流速(都是說(shuō)5um填料的色譜柱)。
大家猜到原因了吧!對(duì)，***是范德米特大對(duì)勾，詳細(xì)分析如下：
一、范德米特大對(duì)勾
這個(gè)是基于5um填料色譜柱繪制的范德米特曲線，為啥要選5um填料?主要是因?yàn)檫@個(gè)規(guī)格的填料從上世紀(jì)80年代產(chǎn)生，90年代興盛到現(xiàn)在仍舊老當(dāng)益壯經(jīng)久不衰，堪稱經(jīng)典，另外，5um填料的范德米特曲線是個(gè)非常周正的對(duì)鉤...
那么我們來(lái)解釋一下這個(gè)經(jīng)典的對(duì)鉤吧，它被畫在一個(gè)坐標(biāo)軸里，橫坐標(biāo)表示譜帶移動(dòng)的線速度，縱坐標(biāo)表示理論塔板高度。納尼?線速度，理論塔板高度，這都是嘛?能吃不?
這兩個(gè)詞確實(shí)生僻...所以，我們得把他們近似的翻譯成接地氣的詞匯，那么他們可以近似的理解為：流速和柱效，對(duì)于給定的一根色譜柱(長(zhǎng)度，填料粒徑固定)越大的流速能產(chǎn)生越高的分析速度，越小的板高能產(chǎn)生越大的柱效;所以，在老范的對(duì)鉤當(dāng)中，橫坐標(biāo)數(shù)值越大，分析速度越快;縱坐標(biāo)數(shù)值越小，柱子的分離效果越好。
知道了這些，我們***大概能理解老范畫的這個(gè)對(duì)鉤代表的意思了：對(duì)應(yīng)一根固定的色譜柱：柱效隨著流速提升而升高，到達(dá)一個(gè)******值以后，又開始隨流速增大而降低，這個(gè)讓色譜柱達(dá)到******柱效的流速值，被叫做******流速，在******流速附近******實(shí)際柱效與******柱效差異很小的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的流速，被叫做******流速范圍。所以老范的對(duì)鉤的深層意義***是：誰(shuí)在******流速使用色譜柱，我***給誰(shuí)畫個(gè)大對(duì)鉤。
二、大對(duì)勾和流速的關(guān)系
扯到這兒，一直在說(shuō)老范和流速的事兒，還沒(méi)和內(nèi)徑扯上一點(diǎn)關(guān)系，接下來(lái)，我們***要給老范和流速牽線搭橋了，這個(gè)牽線搭橋的人***叫內(nèi)徑。
在老范的大對(duì)鉤中，橫坐標(biāo)叫做線速度，我們近似的把它認(rèn)為是流速，其實(shí)，在“近似"的過(guò)程中，我們省略了內(nèi)徑這個(gè)因素，或者說(shuō)是色譜柱粗細(xì)的影響。
線速度指的是色譜峰譜帶移動(dòng)的速度，通常用cm/min作為單位;而流速指的是色譜儀泵輸液的體積流速，通常用mL/min作為單位。
舉上一個(gè)生活化的例子，***是汽車，線速度可以理解為汽車行駛的速度;流速可以理解為汽車燒油的速度，而不同內(nèi)徑的色譜柱，可以理解為不同大小的汽車，越粗的色譜柱代表著越大的汽車，要開到相同的速度，燒的油***多，所以，更粗的色譜柱需要更大的體積流速才能產(chǎn)生與細(xì)色譜柱相同的線速度/分析速度。
三、色譜柱內(nèi)徑哪樣好?
返回頭看老范給畫的大對(duì)鉤，找個(gè)尺子一比，發(fā)現(xiàn)對(duì)于5um填料的色譜柱，******流速對(duì)應(yīng)的是大概6cm/min這一點(diǎn)，不過(guò)，這是線速度，我們用的色譜儀都是需要設(shè)定體積流速的，剛才我們說(shuō)過(guò)，體積流速和色譜柱內(nèi)徑是有關(guān)的，那么問(wèn)題來(lái)了：色譜柱內(nèi)徑哪樣好?
在這個(gè)問(wèn)題上，設(shè)計(jì)色譜柱的人沒(méi)有隨便設(shè)計(jì)個(gè)1，2，5，10mm這種自己看了爽大家又喜聞樂(lè)見的內(nèi)徑數(shù)字，在這個(gè)問(wèn)題上，他們秉承了“業(yè)界良心"：
大家想想看，自己在色譜儀上輸入流速的時(shí)候，是輸入1mL/min的感覺爽還是輸入1.18mL/min的感覺爽?我相信，只要不是自虐傾向太強(qiáng)的同學(xué)，一定都會(huì)覺得是1mL/min更爽些...1mL/min對(duì)應(yīng)的是4.6mm內(nèi)徑色譜柱的******流速，而1.18mL/min對(duì)應(yīng)的是5mm內(nèi)徑色譜柱的******流速(都是說(shuō)5um填料的色譜柱)。
現(xiàn)在大家明白為啥我說(shuō)色譜柱的設(shè)計(jì)者有“業(yè)界良心"了吧，為了讓大家在使用的時(shí)候爽，他們寧可讓自己在做柱子的時(shí)候“不爽"，這是怎樣的國(guó)際主義精神啊～
后來(lái)呢，隨著儀器的******，儀器能控制的流速精度越來(lái)越高，所以，出于對(duì)流動(dòng)相節(jié)省和質(zhì)譜兼容性等等的需求，也開始出現(xiàn)了內(nèi)徑更小的色譜柱，在這些柱子的設(shè)計(jì)上，仍舊秉承了一貫的業(yè)界良心，盡可能讓大家在儀器控制的時(shí)候輸入一些更“整"的數(shù)字，所以色譜柱的內(nèi)徑仍舊是不太規(guī)整的，3.0mm對(duì)應(yīng)0.4mL/min，2.1mm對(duì)應(yīng)0.2mL/min，1.0mm對(duì)應(yīng)0.05mL/min(這個(gè)貌似兩邊都挺整，簡(jiǎn)直是強(qiáng)迫癥患者的福音啊～不過(guò)，其實(shí)這個(gè)規(guī)格的色譜柱遠(yuǎn)沒(méi)有其他規(guī)格的填料種類全...)
四、UHPLC與走形的老范大對(duì)鉤
后來(lái)，UHPLC出現(xiàn)了，老范的對(duì)鉤明顯走形了。
我們能看到，UHPLC對(duì)應(yīng)的******流速已經(jīng)明顯和5um的HPLC填料不同了，按照剛才的業(yè)界良心理論，UHPLC色譜柱的內(nèi)徑也應(yīng)該應(yīng)對(duì)變化以繼續(xù)讓大家爽，但可是，可但是，我們看到的UHPLC色譜柱的內(nèi)徑規(guī)格還是那老三樣：4.6，3.0和2.1
難道是世風(fēng)日下，業(yè)界良心一去不返了?
看官別慌，回過(guò)頭再用尺子比比老范的發(fā)福版對(duì)鉤，我們會(huì)看到，對(duì)于UHPLC的******流速，大概是在12cm/min這個(gè)地方，而且，由于UHPLC******流速范圍的擴(kuò)展，經(jīng)典HPLC的******流速數(shù)值仍然在******流速范圍內(nèi)，所以，即使我們不改變內(nèi)徑和流速，UHPLC的柱效也是很好的，如果要追求******流速，只要把原來(lái)的流速都乘以2***差不多了，1變成2，應(yīng)該也不會(huì)造成什么不爽...
五、色譜柱的內(nèi)徑規(guī)格為啥那么多?
我們已經(jīng)了解了造成色譜柱內(nèi)徑數(shù)字奇葩的原因，接下來(lái)還得說(shuō)說(shuō)為什么“奇葩"的出現(xiàn)還是一個(gè)系列的：色譜柱的內(nèi)徑規(guī)格為什么那么多?
剛才我們稍稍提過(guò)一下，小內(nèi)徑色譜柱的出現(xiàn)是出于溶劑節(jié)省和質(zhì)譜兼容性的原因，那么大家會(huì)問(wèn)，既然小內(nèi)徑色譜柱有這些好處，為啥還沒(méi)有取代大內(nèi)徑的色譜柱?下面我來(lái)大概解釋一下吧：
1. 大內(nèi)徑色譜柱可以承載更大的上樣量，利用這個(gè)特性，我們可以進(jìn)行色譜制備純化，用很大內(nèi)徑的色譜柱，一次進(jìn)樣***可以純化很多樣品，還是用汽車做個(gè)例子，大公交比小面包可以裝更多的人。
2. 大內(nèi)徑的色譜柱有更好的抗“溶劑效應(yīng)"能力，通常即使溶劑兼容性不是那么好的情況下，大內(nèi)徑色譜柱更容易得到更好的峰型。
3. 大內(nèi)徑色譜柱對(duì)儀器的系統(tǒng)擴(kuò)散耐受能力較強(qiáng)，由于使用較高流速分析，大內(nèi)徑色譜柱由于儀器死體積造成的柱效損失會(huì)更小，而小內(nèi)徑色譜柱對(duì)死體積格外敏感，這也是是為什么現(xiàn)在的窄徑柱(內(nèi)徑小于等于2.1mm)都推薦使用在高性能的UHPLC儀器上的原因。
4. 大內(nèi)徑色譜柱對(duì)儀器的延遲體積影響也相對(duì)不太敏感，主要也是由于使用高流速，可以盡量抵消延遲體積帶來(lái)的影響。
5. 對(duì)于某些型號(hào)的儀器以及某些特殊的方法，高流速下容易獲得更好的混合******度，這主要是由于儀器的硬件性能限制導(dǎo)致的。
所以呢，色譜柱內(nèi)徑大小的選擇和使用，******是要根據(jù)自己實(shí)際需要來(lái)選擇的，在某方面表現(xiàn)好，必然會(huì)有某方面的犧牲，尺有所短寸有所長(zhǎng)，根據(jù)自己的儀器方法和實(shí)際需要選擇合適內(nèi)徑的色譜柱才是正道。
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