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干貨 | HPLC峰型問題之峰展寬原因分析

欄目：行業(yè)資訊 發(fā)布時間：2023-09-14
HPLC在理想情況下，即色譜柱正常、樣品濃度適宜、分析方法合適，色譜峰在出峰時間較短的條件下，峰型應(yīng)對稱而尖銳。但實際測定時隨著樣品在色譜柱中的移動，樣品分子會向譜帶兩側(cè)擴散，從而使色譜柱出口處的樣品譜帶比柱入口時寬，且可能產(chǎn)生不對稱的峰，這就是峰展寬。
HPLC在理想情況下，即色譜柱正常、樣品濃度適宜、分析方法合適，色譜峰在出峰時間較短的條件下，峰型應(yīng)對稱而尖銳。但實際測定時隨著樣品在色譜柱中的移動，樣品分子會向譜帶兩側(cè)擴散，從而使色譜柱出口處的樣品譜帶比柱入口時寬，且可能產(chǎn)生不對稱的峰，這就是峰展寬。

峰展寬

峰展寬對實驗中的分離和分析是不利的，那是什么原因?qū)е路逭箤挼模?/span>

造成色譜峰展寬的原因

造成色譜峰展寬的原因主要分為柱內(nèi)和柱外兩個方面，柱內(nèi)方面是指色譜柱本身的性能；柱外方面主要是指接頭的死體積、進樣口和檢測器死體積等。

峰展寬

即，色譜峰展寬的總方差等于柱內(nèi)、柱外及其獨立因素的方差和：
δ2總=δ2柱內(nèi)+δ2柱外+δ2其他

柱內(nèi)展寬的因素

色譜柱內(nèi)展寬的兩種因素包括渦流擴散和傳質(zhì)阻力。



渦流擴散

當(dāng)樣品注入全多孔微粒固定相填充柱后，在液體流動相驅(qū)動下，樣品分子不可能沿直線運動，而是不斷改變方向，形成紊亂似渦流的曲線運動。由于樣品分子在不同流路中受到的阻力不同，而在色譜柱中的運行速度有快有慢，加上運行路徑的長短不一致，使其到達柱出口的時間不同，因此引起色譜峰展寬。



傳質(zhì)阻力

傳質(zhì)阻力包括移動流動相傳質(zhì)阻力、滯留流動相傳質(zhì)阻力和固定相傳質(zhì)阻，因傳質(zhì)阻力的存在，使分配不能瞬間達至平衡，因此產(chǎn)生色譜峰展寬。

1、移動流動相傳質(zhì)阻力：

在固定相顆粒間移動的流動相對處于不同層流的流動相分子具有不同的流速，溶質(zhì)分子在緊挨固定相顆粒邊緣的流動相層流中的移動速度比在中心層流中的移動速度慢，因而引起色譜峰展寬。同時，有些溶質(zhì)分子也會從移動快的層流向移動慢的層流擴散（徑向擴散），使不同層流中溶質(zhì)分子的移動速度趨于一致而減少色譜峰展寬。

2、滯留流動相傳質(zhì)阻力：

色譜柱中填充的全多孔微粒固定相顆粒內(nèi)部的孔洞中充滿了滯留流動相，溶質(zhì)分子在滯留流動相中的擴散會產(chǎn)生傳質(zhì)阻力。對僅擴散到孔洞中滯留流動相表層的溶質(zhì)分子僅需移動很短的距離，就能很快地返回到固定相顆粒間流動的主流路。而擴散到孔洞中滯留流動相較深處的溶質(zhì)分子，會消耗更多的時間停留在孔洞中，當(dāng)其返回到主流路時會引起色譜峰展寬。

3、固定相傳質(zhì)阻力：

溶質(zhì)分子由兩相界面到固定相內(nèi)部進行分配又返回兩相界面的過程中受到的阻力。
固定相的微孔小且深時，擴散不易進行，傳質(zhì)速率慢，對色譜峰展寬影響較大。減小固定相的顆粒粒度和增大孔徑是提高柱效的主要手段。

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柱外展寬的因素

柱外峰展寬又稱柱外效應(yīng)，引起峰展寬的柱外因素為進樣器、檢測器和各種連接管中的死體積。



連接管線

由進樣器和進樣器到色譜柱的連接管的死體積引起的色譜峰展寬，盡量減小連接管線的長度，并采用細內(nèi)徑的管線為連接線。若管內(nèi)徑減小，其長度可增加；內(nèi)徑增大，則長度要縮短。0.25mm內(nèi)徑連接管應(yīng)保持在100mm左右或更短。若采用內(nèi)徑為0.5mm連接管，則長度應(yīng)在10mm以下，因而在進樣器和檢測器之間不使用0.5mm的連接管。但連接管內(nèi)徑減小，管內(nèi)壓力降較大，會使泵壓上升。



溶劑效應(yīng)

當(dāng)樣品溶液的溶劑強度強于流動相溶劑強度時可能會造成的峰展寬現(xiàn)象。我們可以采取盡量用流動相來溶解樣品，對于梯度洗脫，采用初始的流動相比例。對于在流動相中溶解度小，必須用強溶劑的時候，減少進樣體積以消除溶劑效應(yīng)的影響。



流動相

由于流動相洗脫力不足導(dǎo)致化合物保留時間延長引起寬峰，
可以選用洗脫力強的溶劑：乙腈、四氫呋喃等；流動相組成變化，重新制備新的流動相；流動相流速太低，調(diào)節(jié)流速。



檢測器

由于檢測器或流通池體積過大導(dǎo)致寬峰，則可以采用死體積小的檢測器，檢測器對反應(yīng)時間或池體積響應(yīng)過大，記錄儀響應(yīng)時間太長 ，小體積進樣（例如：10ul而不是100ul）以1：10或1：100的比例稀釋樣品， 減少響應(yīng)時間或使用更小的流通池。
注意：檢測器的時間常數(shù)包括檢測器傳感器和電子元件的響應(yīng)時間，傳感器的響應(yīng)較快，而檢測器放大器和記錄儀的時間常數(shù)有可能過大，使色譜峰變形失真，導(dǎo)致柱效下降，也影響色譜分析的可靠性和準(zhǔn)確性。



柱子

保護柱污染或失效 ，更換保護柱；色譜柱污染或失效，塔板數(shù)較低，更換同樣類型的色譜柱。檢查是否漏液（特別是在柱子和檢測器之間），檢查接頭是否松動、泵是否漏液、是否有鹽析出以及不正常的噪音，如果必要更換密封；



進樣方式和技術(shù)

進樣有時會是峰展寬的主要原因，這取決于進樣體積和進樣方式。進樣體積越大，柱外效應(yīng)越大進樣方式一般有閥進樣與注射進樣兩種，閥進樣允許進樣體積大，注射進樣允許進樣體積小。另外，進樣體積還與溶質(zhì)k 值有關(guān)，溶質(zhì)k 值越大，允許進樣的體積越大。

對于HPCL而言，由于其色譜柱體積較小，且溶質(zhì)在液相中擴散系數(shù)很低，柱外方面對于色譜峰展寬成為不可忽略的因素，考慮柱外方面尤為重要。