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那些被忽视的扩散效应

月旭

2019/09/10

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！

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PAEs

第1楼2019/09/20

应助达人

扩散效应不容忽视

0

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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