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那些被忽视的扩散效应

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  • 在技术转移过程中,或者说是方法在不同实验室间重现的时候,通常会遇到分离度变化的问题。分离度如果变大一般情况下就不会在意这个问题了;而如果变小,特别是本身就在限值附近的时候,对我们来说就是一种挑战。
    那么,接下去就的策略就是各种排查。人员操作?流动相?色谱柱?仪器?等等。在经过一系列排查之后,发现问题出在仪器上?Oh!这个问题好难!换个柱子换个人都简单,可是换仪器?别人家的实验室我做不了主啊!哦!小编也做不了主。但是小编或许能就简单的仪器问题提供一个简单的解决方案——如果是因为扩散引起的话!
    在开始今天的话题之前,我们有必要先看看分离度的公式。放宽心,今天不涉及到计算。(理论基础是有必要的,因为我们目前的大部分研究都是基于前人的基础理论研究。)







    上述给出了两个分离度公式,从公式可以看出,无论是基于半峰宽W50的分离度计算,还是基于tangent的峰宽Wt的计算,当峰宽/半峰宽增加的时候,分离度Rs都是减少的。
    当我们的组分从进样器经过一定的管路到达柱子中,再经过柱子后通常又经过了一小段的管路,最后到达流通池中被检测到。在这个过程当中,组分因为分子间的运动发生扩散,从而具有一定的峰宽。见示意图:


    由上述示意图可以很明显的看到,组分扩散的越厉害,谱带展宽越大,峰宽越宽。
    再回到我们的分离度公式,前文说过,峰宽越宽,分离度越小——这就是扩散带来的对分离度的影响。
    那么,怎么解决这个问题呢?
    改管路
    将原有内径较大的管路换成内径更小的管路;将原有较长的管线换成更短的管线。



    换色谱柱
    用核壳柱替换原有的全多孔柱,由于核壳柱颗粒均匀度较高,加之较短的扩散路径,峰宽就越窄,柱效往往更高。


    换流通池
    将标准流通池换成半微量流通池或者是微量流通池——这一项更改相对上述两项会麻烦一些,因为还需要考虑前面管线的影响,不能简单把流通池换了就万事大吉了。
    讲到这里,扩散的问题就讲完了。而关于上述现象及处理方法其实都是基于色谱基础理论——速率理论,速率理论不止适用于LC,也适用于GC。当然,要用单一的模型解决所有问题也是不现实的。不过对于我们今天的扩散问题,速率理论已经能很好的解决了。
    另外,讲到这里需要额外说一点关于仪器及柱子的问题。液相色谱发展的时间已经不短了。那么,针对今天扩散的话题,在你使用时间较久的仪器或柱子的时候,特别是用快速柱(3.5/3.0μm或以下粒径的色谱柱)时,很有可能就会碰到谱带展宽而造成的分离度降低的问题,因为早先的仪器Dwell体积是比较大的;而当你使用最新款的UPLC/UHPLC时,也别沾沾自喜,随手一拿就是250mm/5μm的柱子,这也可谓有些暴殄天物。老板给了你一台迈巴赫,你把它开成了电动三轮。小编一直说,合适的才是最好的,对于较长的柱子,也许您家的“老爷机”也能有优异的表现,且不输于你的UPLC/UHPLC;而当您使用UPLC/UHPLC时,请给它相应的更小的色谱柱,如此才能发挥出它最大的优势。不说仪器厂商投入多少研发成本才有了现在的低Dwell体积的仪器,想想你家老板可是真金白银才换来的新款仪器,别让它成为摆设啦!理解,并且最大程度的发挥出优势,才是最高效最合理的。而我们,就是发挥这种作用的纽带!共勉!
    +关注 私聊
  • PAEs

    第1楼2019/09/20

    应助达人

    扩散效应不容忽视

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    +关注 私聊
  • emmalee07

    第2楼2019/09/21

    应助达人

    峰宽越宽,分离度越小——这就是扩散带来的对分离度的影响。

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