（一）柱子的連接與密封
現(xiàn)代的高效液相色譜柱填料，多采用細(xì)粒徑以獲得高分辨率。但是，細(xì)粒徑填料的流體阻力往往很大，必須采用高壓泵以將流動(dòng)相強(qiáng)制輸運(yùn)通過柱子。所以，柱子必須能承受高壓而不泄漏、不破壞才行。
現(xiàn)代高效液相色譜儀，一般均可在35-70MPa的壓力下工作；此外，為獲得高性能的柱子，往往需要以很高的壓力，例如!30-100MPa，將填料的勻漿壓入柱中。所以，柱子必須有良好的密封性能。除可以利用帶密封墊或密封圈的螺紋連接外（例如，在柱徑較大的高效制備柱上），通常使用帶錐套的線密封連接方式（如圖12-2-2所示）。當(dāng)旋緊連接螺釘或柱頭螺帽，使錐套在壓力下向上方移動(dòng)時(shí)，其邊緣會(huì)接觸位于陽螺栓上的錐面，而錐面的角度稍大于錐套的角度。由于錐套前端邊緣很薄，它在擠壓下受到錐面向內(nèi)的壓力會(huì)變形并抱緊內(nèi)管，同時(shí)與錐面接觸處會(huì)形成一圈環(huán)狀的密封面，即形成了線密封。這種由金屬在高的壓力下變形而形成的密封十分緊密而可靠，在耐受很高壓力的同時(shí)，又可造成很牢靠的機(jī)械連接，使其牢牢抱緊所箍套的柱管或連接管而不致滑脫。為保證可靠的連接，首先必須保證錐套的角度要小于錐面的角度。否則，錐套前緣將不會(huì)與錐面接觸而變形，形成線密封。其次，錐套的前緣必須薄而有刃，否則它將難以變形。還有一點(diǎn)必須注意的是，與之配套的柱管的外圓應(yīng)保持良好的圓柱形，與錐套的內(nèi)徑可以滑配，且表面應(yīng)有很好的光潔度，不應(yīng)有軸向劃痕或溝槽。只有上述幾點(diǎn)均注意到了，才能獲得良好的密封。這種線密封方式既可用于色譜柱與柱頭的密封，又可用于連接管路的連接。錐套所用的材料，主要是不銹鋼。近年來，PEEK即聚醚醚酮）和聚四氟乙烯管常被用于高、低壓流路的連接，特別是PEEK管，可耐受近30MPa（4000psi）的壓力，且化學(xué)穩(wěn)定性亦好，因此，PEEK制的錐套也常用于管路的密封連接。
在現(xiàn)代的高效液相色譜儀上，多采用外徑)1/6in（即1.6mm）的不銹鋼管為連接管，其內(nèi)徑自0.1-0.5mm不等。近年來，PEEK管和聚四氟乙烯管亦獲得廣泛應(yīng)用。正如在前面所討論的那樣，對(duì)于一根填充良好的高效液相色譜柱來說，影響柱效的*大因素來源于柱外效應(yīng)，特別是連接進(jìn)樣閥與柱子及柱子與檢測(cè)器之間的管路所帶來的柱外體積。因此，應(yīng)當(dāng)盡量縮短連接管路的死體積，采用盡量短而細(xì)的連接管，才能有效地降低柱外效應(yīng)。
此外，通過理論分析可知，在圓柱形管中的譜帶展寬，起源于管壁所引起的拋物線形的流型。破壞這種流型，使流體產(chǎn)生徑向混合，就有可能降低連接管帶來的柱外展寬效應(yīng)。
此外，通過理論分析可知，在圓柱形管中的譜帶展寬，起源于管壁所引起的拋物線形的流型。破壞這種流型，使流體產(chǎn)生徑向混合，就有可能降低連接管帶來的柱外展寬效應(yīng)。
halasz提出了使用幾何變形管（緊密壓縮的纏繞盤管）的方法，Katz和Scott則研究了利用蛇形管產(chǎn)生次級(jí)流的方案（圖12-2-3）。在蛇形管中的每個(gè)拐彎處，液流均會(huì)發(fā)生方向反轉(zhuǎn)，迫使流體混合。研究結(jié)果表明，蛇形管（也可以使用折成鋸齒狀的管子）的方案大大優(yōu)于螺旋管。而且蛇形管中發(fā)生的譜帶展寬，實(shí)際上與流動(dòng)相線速度無關(guān)（圖12-2-4）。因此，這種方式可以應(yīng)用于很寬的速度范圍。
在色譜柱及其連接管線的密封與連接的問題上，有一些不規(guī)范的操作。例如，有人為了防止漏液而往螺紋上包纏聚四氟乙烯薄膜（生料帶），這樣既不能徹底解決泄漏問題，同時(shí)還會(huì)將聚四氟乙烯的碎屑留在孔道內(nèi)造成流路的堵塞。正確的做法是仔細(xì)尋找原因，然后對(duì)癥加以排除。如果是錐套或柱頭上相應(yīng)的錐管變形而導(dǎo)致的泄漏。則應(yīng)將連接導(dǎo)管去掉一段并換上新的錐套或更換柱頭；如果是部件上螺紋損壞則應(yīng)以一與之相符的板牙或絲錐將該部件重新攻絲，使螺紋能滑配自如地?cái)Q緊。另外，擰緊這些連接螺絲時(shí)，切忌使用過長、過大的扳手，或
使用過大的力氣，以防使螺牙變形而造成部件的損壞。
（二）篩板及分配板
色譜柱的另一種不可缺少的部件是篩板或稱濾網(wǎng)，即阻擋填料從柱中流失的多孔網(wǎng)。它一般系用具有特定粒度的不銹鋼粉末或鎳粉在模型中燒結(jié)而成，顆粒的間隙即為篩板的孔，控制顆粒的大小即可得到不同的篩孔。篩孔應(yīng)小于填料的直徑，例如，對(duì)于粒徑5μm 的填料，使用孔徑1μm 或2μm的篩板已敷應(yīng)用。對(duì)于制備柱，因其填料粒徑較粗，可使用多孔塑料制成的篩板或?yàn)V網(wǎng)，如聚四氟乙烯、尼龍或聚乙烯制的篩網(wǎng)均可。有的廠家，以兩片孔徑較大的不銹鋼網(wǎng)，中間夾上濾紙或聚四氟乙烯濾膜，亦可充當(dāng)很好的濾網(wǎng)。目前，一些色譜零件公司可以提供不同規(guī)格的不銹鋼燒結(jié)篩板，其標(biāo)稱孔徑有0.2μm、0.45μm、1μm、5μm 等。我國北京鋼鐵研究院生產(chǎn)并銷售篩板已有多年歷史，質(zhì)量亦足敷應(yīng)用。在選用篩板時(shí)，宜選用厚度較薄者，以免引入過大的柱外體積而導(dǎo)致附加的峰展寬效應(yīng)。此外，篩板的孔徑宜與填料顆粒大小相匹配。有時(shí)，質(zhì)量欠佳的色譜柱篩板孔徑不均勻，會(huì)造成填料穿過篩板上的大孔而流失，造成柱床破壞，柱效下降。
制備柱的柱徑較大，一般為10mm 以上。為使樣品能均勻地加至柱頭，常需要在篩板前再加上一塊分配板。這樣，當(dāng)樣品溶液自連接管流至柱頭時(shí)，可以通過精心設(shè)計(jì)、加工出來的溝槽和孔洞，使樣品溶液均勻地分配至柱頭全截面的柱床上。這些溝槽一般由若干條自圓心至外徑的輻射溝和幾個(gè)同心圓形溝槽，以及在溝槽底部向下連通的小孔組成。當(dāng)然，分配板會(huì)引入額外的柱外體積，但是，由于制備柱柱體積較大，分配板所帶來的譜帶加寬并不大，一般不必加以考慮。
（三）材料與加工
使用過大的力氣，以防使螺牙變形而造成部件的損壞。
（二）篩板及分配板
色譜柱的另一種不可缺少的部件是篩板或稱濾網(wǎng)，即阻擋填料從柱中流失的多孔網(wǎng)。它一般系用具有特定粒度的不銹鋼粉末或鎳粉在模型中燒結(jié)而成，顆粒的間隙即為篩板的孔，控制顆粒的大小即可得到不同的篩孔。篩孔應(yīng)小于填料的直徑，例如，對(duì)于粒徑5μm 的填料，使用孔徑1μm 或2μm的篩板已敷應(yīng)用。對(duì)于制備柱，因其填料粒徑較粗，可使用多孔塑料制成的篩板或?yàn)V網(wǎng)，如聚四氟乙烯、尼龍或聚乙烯制的篩網(wǎng)均可。有的廠家，以兩片孔徑較大的不銹鋼網(wǎng)，中間夾上濾紙或聚四氟乙烯濾膜，亦可充當(dāng)很好的濾網(wǎng)。目前，一些色譜零件公司可以提供不同規(guī)格的不銹鋼燒結(jié)篩板，其標(biāo)稱孔徑有0.2μm、0.45μm、1μm、5μm 等。我國北京鋼鐵研究院生產(chǎn)并銷售篩板已有多年歷史，質(zhì)量亦足敷應(yīng)用。在選用篩板時(shí)，宜選用厚度較薄者，以免引入過大的柱外體積而導(dǎo)致附加的峰展寬效應(yīng)。此外，篩板的孔徑宜與填料顆粒大小相匹配。有時(shí)，質(zhì)量欠佳的色譜柱篩板孔徑不均勻，會(huì)造成填料穿過篩板上的大孔而流失，造成柱床破壞，柱效下降。
制備柱的柱徑較大，一般為10mm 以上。為使樣品能均勻地加至柱頭，常需要在篩板前再加上一塊分配板。這樣，當(dāng)樣品溶液自連接管流至柱頭時(shí)，可以通過精心設(shè)計(jì)、加工出來的溝槽和孔洞，使樣品溶液均勻地分配至柱頭全截面的柱床上。這些溝槽一般由若干條自圓心至外徑的輻射溝和幾個(gè)同心圓形溝槽，以及在溝槽底部向下連通的小孔組成。當(dāng)然，分配板會(huì)引入額外的柱外體積，但是，由于制備柱柱體積較大，分配板所帶來的譜帶加寬并不大，一般不必加以考慮。
（三）材料與加工
為耐受高操作壓力并可方便地進(jìn)行流路的連接，一般的高效填充柱，多以不銹鋼為材料制成。在選材上，幾乎均以316#不銹鋼制造。這種不銹鋼既有很高的機(jī)械強(qiáng)度、很好的韌性，同時(shí)，也具有很好的耐腐蝕性。如所用不銹鋼質(zhì)量較差，則在含有緩沖液的流動(dòng)相環(huán)境中，特別是含Cl- 時(shí)會(huì)腐蝕生銹而造成柱子性能下降和對(duì)樣品的污染。但是，在大多數(shù)色譜操作模式，如離子交換、疏水作用、親和、親水凝膠以及反相色譜的情況下，均需在含鹽流動(dòng)相中工作，因此，防銹蝕是一個(gè)必須考慮的問題。此外，在用于生化樣品的分離時(shí)，還會(huì)發(fā)現(xiàn)不銹鋼能強(qiáng)烈地吸附蛋白質(zhì)，從而造成回收率的降低并影響分析的準(zhǔn)確性。因此，有的廠家推出了以其他材料制造的柱子及其附件，借以減少這種非特異性吸附。例如，內(nèi)壁襯玻璃不銹鋼柱、鈦柱及聚醚醚酮（PEEK）柱等。在進(jìn)行制備性分離時(shí)，需使用中壓液相色譜，其填料多以質(zhì)地較軟的高分子制成，因其顆粒一般較大，故不需要太高的壓力。這種柱子可用玻璃或合成高分子材料（如有機(jī)玻璃、聚碳酸酯等）制成。
需要指出的是，色譜柱尤其是高效液相色譜柱的內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)的加工使其內(nèi)表面光滑，以減少內(nèi)壁附近的溝流現(xiàn)象與貼壁填料層的不均一性，降低柱壁引起的譜帶展寬。利用特殊的涂層和徑向壓縮技術(shù)，也可以降低這種柱壁效應(yīng)。一般情況下，柱管內(nèi)壁光潔度應(yīng)在△8以上或以特殊的技術(shù)拋光成鏡面。
需要指出的是，色譜柱尤其是高效液相色譜柱的內(nèi)壁應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)的加工使其內(nèi)表面光滑，以減少內(nèi)壁附近的溝流現(xiàn)象與貼壁填料層的不均一性，降低柱壁引起的譜帶展寬。利用特殊的涂層和徑向壓縮技術(shù)，也可以降低這種柱壁效應(yīng)。一般情況下，柱管內(nèi)壁光潔度應(yīng)在△8以上或以特殊的技術(shù)拋光成鏡面。
（四）柱子的結(jié)構(gòu)
通過以上的敘述可知，一套完整的色譜柱，即高效液相色譜柱系統(tǒng)，除填有填料的柱管外，還應(yīng)有柱頭及配套的連接管。柱頭內(nèi)應(yīng)有錐套和篩板，連接管應(yīng)包括連接螺釘、錐套和連接管。圖12-2-5 是一種典型的分析型高效液相色譜柱的結(jié)構(gòu)示意圖，也是目前較為流行的一種柱型。
通過以上的敘述可知，一套完整的色譜柱，即高效液相色譜柱系統(tǒng)，除填有填料的柱管外，還應(yīng)有柱頭及配套的連接管。柱頭內(nèi)應(yīng)有錐套和篩板，連接管應(yīng)包括連接螺釘、錐套和連接管。圖12-2-5 是一種典型的分析型高效液相色譜柱的結(jié)構(gòu)示意圖，也是目前較為流行的一種柱型。
這種結(jié)構(gòu)的柱子依連接管連接方式和柱頭結(jié)構(gòu)的不同，還可以細(xì)分成不同的形式。如連接管的連接螺釘可用陽螺釘形也可用陰螺母形，但現(xiàn)在通用的還是陽螺釘形，一般為英制3/6in 的螺釘。但是，也有的廠家使用公制M6的連接螺釘。由于3/16in 的螺釘?shù)臉?biāo)稱直徑為4.75mm，所以很容易與公制M5螺釘相混淆，如誤用M5螺釘與3/16in 接頭柱子配合，很容易造成柱頭的損壞，宜加注意。除連接管外，柱頭的結(jié)構(gòu)也可以采用不同的形式。如柱頭的螺帽、螺栓既可以上陰下陽，亦可采用上陽下陰形式。此外，也有的廠家在柱子的兩端攻上螺紋，再將帶有陰螺紋的螺帽直接與其相連而完成接頭的組裝。
有的廠家，如Agilent等公司為降低柱子的造價(jià)，設(shè)計(jì)、制造了可更換柱芯的卡套式柱子（cartridge column）（圖12-2-6）。它由卡套和預(yù)裝的可更換柱芯組成，柱芯兩端面均有嵌入的篩板。更換柱芯時(shí)，只要擰開套管頭上的螺栓，取出舊芯，換上新芯即可。須注意的是，這種柱芯的密封靠的是外徑與柱芯外徑相同的很薄的聚酰亞胺環(huán)片，當(dāng)擰緊螺栓時(shí)，兩端同時(shí)壓緊而密封。聚酰亞胺環(huán)片很輕薄，拆卸時(shí)要防止丟失。由于柱套可反復(fù)使用，而消耗性的柱芯價(jià)格比標(biāo)準(zhǔn)的色譜柱便宜許多，故這種形式的柱子的使用成本要低得多。
有的廠家，如Agilent等公司為降低柱子的造價(jià)，設(shè)計(jì)、制造了可更換柱芯的卡套式柱子（cartridge column）（圖12-2-6）。它由卡套和預(yù)裝的可更換柱芯組成，柱芯兩端面均有嵌入的篩板。更換柱芯時(shí)，只要擰開套管頭上的螺栓，取出舊芯，換上新芯即可。須注意的是，這種柱芯的密封靠的是外徑與柱芯外徑相同的很薄的聚酰亞胺環(huán)片，當(dāng)擰緊螺栓時(shí)，兩端同時(shí)壓緊而密封。聚酰亞胺環(huán)片很輕薄，拆卸時(shí)要防止丟失。由于柱套可反復(fù)使用，而消耗性的柱芯價(jià)格比標(biāo)準(zhǔn)的色譜柱便宜許多，故這種形式的柱子的使用成本要低得多。
與卡套式柱子相類似，Waters公司設(shè)計(jì)、開發(fā)了徑向加壓式的可換柱芯柱。這種徑向加壓柱的柱芯，系由不同類型的填料裝填于可變形的塑料，如聚乙烯制成的柱管中。使用時(shí)，將其置于特制的部件內(nèi)，通過流體對(duì)柱芯從外壁均勻施以壓力。這樣，一方面可以消除一般不銹鋼等硬質(zhì)柱管壁附近填料的不均勻性和可能的溝流現(xiàn)象，可以有效地消除管壁效應(yīng)；另一方面，徑向的壓力使柱床更緊密，從而可以很方便地獲得更高的柱效。這種柱子與常規(guī)柱子相比成本較低，且很容易按比例放大，因而尤其適合于大規(guī)模制備分離之需。
（五）保護(hù)柱
柱子在使用過程中，均會(huì)受到來自樣品和色譜體系中的污染而導(dǎo)致性能變壞、壽命縮短。這些污染包括不可溶性固體顆粒以及在柱子上造成不可逆吸附的物質(zhì)。樣品中的不可溶固體，如塵埃、脫落的過濾材料、輸液泵柱塞密封環(huán)上磨下的碎末、操作者的頭屑和衣物上的纖維、未完全溶解的樣品、已溶解樣品自進(jìn)樣器進(jìn)入流動(dòng)相后因溶解度的差異而產(chǎn)生的絮凝或沉淀等。它們均可能堆積在柱頭篩板前而造成操作壓力上升。樣品乃至配制流動(dòng)相的試劑和溶劑中，往往含有在柱子上產(chǎn)生不可逆吸附的物質(zhì)，特別是分析生化樣品、動(dòng)植物中的成分以及**等時(shí)，它們會(huì)造成柱效的降低，這是必須面對(duì)的一個(gè)問題。此外，有一些樣品溶液的pH值較高或較低，它們均能引起填料的不可逆性破壞。防止這些污染與破壞的一個(gè)有效的方法是使用可拆卸性的在線濾網(wǎng)和保護(hù)柱（guard column，有時(shí)亦稱為預(yù)柱）。在現(xiàn)代的液相色譜儀上，流動(dòng)相的進(jìn)口處、泵的進(jìn)液止逆閥前，當(dāng)然還有柱子的柱頭均有篩板（或稱濾網(wǎng)）。但是，流動(dòng)相進(jìn)口處的過濾器網(wǎng)孔往往較粗（如10μm），太細(xì)會(huì)造成泵吸入流體時(shí)附加的阻力；而泵上、柱前的濾網(wǎng)又難以拆卸下來更換或清洗，因此，加一個(gè)可拆卸、更換濾網(wǎng)的在線過濾器就很方便。這種在線過濾器接在進(jìn)樣器與柱子之間，對(duì)通過進(jìn)樣器引入的固體顆粒和樣品的沉淀等能有效地阻留。在設(shè)計(jì)和使用在線過濾器時(shí)*重要的原則是：盡量減少死體積以降低柱外譜帶展寬（圖12-2-7）。
（五）保護(hù)柱
柱子在使用過程中，均會(huì)受到來自樣品和色譜體系中的污染而導(dǎo)致性能變壞、壽命縮短。這些污染包括不可溶性固體顆粒以及在柱子上造成不可逆吸附的物質(zhì)。樣品中的不可溶固體，如塵埃、脫落的過濾材料、輸液泵柱塞密封環(huán)上磨下的碎末、操作者的頭屑和衣物上的纖維、未完全溶解的樣品、已溶解樣品自進(jìn)樣器進(jìn)入流動(dòng)相后因溶解度的差異而產(chǎn)生的絮凝或沉淀等。它們均可能堆積在柱頭篩板前而造成操作壓力上升。樣品乃至配制流動(dòng)相的試劑和溶劑中，往往含有在柱子上產(chǎn)生不可逆吸附的物質(zhì)，特別是分析生化樣品、動(dòng)植物中的成分以及**等時(shí)，它們會(huì)造成柱效的降低，這是必須面對(duì)的一個(gè)問題。此外，有一些樣品溶液的pH值較高或較低，它們均能引起填料的不可逆性破壞。防止這些污染與破壞的一個(gè)有效的方法是使用可拆卸性的在線濾網(wǎng)和保護(hù)柱（guard column，有時(shí)亦稱為預(yù)柱）。在現(xiàn)代的液相色譜儀上，流動(dòng)相的進(jìn)口處、泵的進(jìn)液止逆閥前，當(dāng)然還有柱子的柱頭均有篩板（或稱濾網(wǎng)）。但是，流動(dòng)相進(jìn)口處的過濾器網(wǎng)孔往往較粗（如10μm），太細(xì)會(huì)造成泵吸入流體時(shí)附加的阻力；而泵上、柱前的濾網(wǎng)又難以拆卸下來更換或清洗，因此，加一個(gè)可拆卸、更換濾網(wǎng)的在線過濾器就很方便。這種在線過濾器接在進(jìn)樣器與柱子之間，對(duì)通過進(jìn)樣器引入的固體顆粒和樣品的沉淀等能有效地阻留。在設(shè)計(jì)和使用在線過濾器時(shí)*重要的原則是：盡量減少死體積以降低柱外譜帶展寬（圖12-2-7）。
與不溶性固體顆粒物相似，更困難的是防止非特異性的、不可逆性的吸附以及pH 過高或過低對(duì)柱子造成的損壞。在進(jìn)樣器和柱子之間，或直接連接于柱頭的保護(hù)柱，可以先于柱子承受這種損害，犧牲局部而保護(hù)了整體。早期的保護(hù)柱即是一支以相同填料、相同柱徑填裝的短柱（一般僅幾厘米長）。進(jìn)一步的研究表明、保護(hù)柱中不一定要裝完全一樣的填料，可以使用較粗顆粒的填料，例如制備型填料，但柱體積不宜過大。這樣，由保護(hù)柱引起的柱外譜帶展寬效應(yīng)就不是很重要的了。根據(jù)前面對(duì)色譜基本理論的討論可知，柱外譜帶展寬效應(yīng)在柱效損失5%-10%的范圍內(nèi)還是可以被接受的。因此，一般可以讓保護(hù)柱體積占被保護(hù)柱子體積的十分之一至二十分之一即可。由于保護(hù)柱的壽命相對(duì)要短得多，所以現(xiàn)在多將保護(hù)柱制成可更換柱芯的套管式或卡套式（圖12-2-8）。如有的卡套式保護(hù)柱，芯心僅是一片1-2mm 厚的粘結(jié)在一起的填料，使用與更換均很方便。近年，有幾家公司設(shè)計(jì)、銷售帶有卡套式預(yù)柱的柱子，預(yù)柱芯的更換十分方便。更重要的是，預(yù)柱芯可以緊貼柱頭，從而消除預(yù)柱與柱子間的死體積，不會(huì)引起柱效的降低。
近年來，用做保護(hù)柱的超短柱在快速分離上的優(yōu)點(diǎn)重又引起了人們的興趣。隨著組合化學(xué)的發(fā)展，迫切需要進(jìn)行快速且高通量的篩選。以3μm或5μm填料充填的保護(hù)柱或超短柱，盡管僅有幾十厘米長，但已具有幾千至近萬理論塔板數(shù)。同時(shí)，當(dāng)以通常的線速度淋洗時(shí)，分析一組樣品僅需$1-2min。因此，很適于進(jìn)行高速篩選之用。這種柱子的設(shè)計(jì)、制造與使用，與通常的柱子或保護(hù)柱相比，并沒有原則的差異或不同。但對(duì)于相對(duì)仍然較貴的“快速柱”來說，給它再加一個(gè)“保護(hù)柱”，仍然具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
