HPLC在理想情况下,即色谱柱正常、样品浓度适宜、分析方法合适,色谱峰在出峰时间较短的条件下,峰型应对称而尖锐。但实际测定时随着样品在色谱柱中的移动,样品分子会向谱带两侧扩散,从而使色谱柱出口处的样品谱带比柱入口时宽,且可能产生不对称的峰,这就是峰展宽。峰展宽
峰展宽对实验中的分离和分析是不利的,那是什么原因导致峰展宽的?
造成色谱峰展宽的原因主要分为柱内和柱外两个方面,柱内方面是指色谱柱本身的性能;柱外方面主要是指接头的死体积、进样口和检测器死体积等。
峰展宽
即,色谱峰展宽的总方差等于柱内、柱外及其独立因素的方差和:
当样品注入全多孔微粒固定相填充柱后,在液体流动相驱动下,样品分子不可能沿直线运动,而是不断改变方向,形成紊乱似涡流的曲线运动。由于样品分子在不同流路中受到的阻力不同,而在色谱柱中的运行速度有快有慢,加上运行路径的长短不一致,使其到达柱出口的时间不同,因此引起色谱峰展宽。
传质阻力包括移动流动相传质阻力、滞留流动相传质阻力和固定相传质阻,因传质阻力的存在,使分配不能瞬间达至平衡,因此产生色谱峰展宽。
1、移动流动相传质阻力:
在固定相颗粒间移动的流动相对处于不同层流的流动相分子具有不同的流速,溶质分子在紧挨固定相颗粒边缘的流动相层流中的移动速度比在中心层流中的移动速度慢,因而引起色谱峰展宽。同时,有些溶质分子也会从移动快的层流向移动慢的层流扩散(径向扩散),使不同层流中溶质分子的移动速度趋于一致而减少色谱峰展宽。
2、滞留流动相传质阻力:
色谱柱中填充的全多孔微粒固定相颗粒内部的孔洞中充满了滞留流动相,溶质分子在滞留流动相中的扩散会产生传质阻力。对仅扩散到孔洞中滞留流动相表层的溶质分子仅需移动很短的距离,就能很快地返回到固定相颗粒间流动的主流路。而扩散到孔洞中滞留流动相较深处的溶质分子,会消耗更多的时间停留在孔洞中,当其返回到主流路时会引起色谱峰展宽。
3、固定相传质阻力:
溶质分子由两相界面到固定相内部进行分配又返回两相界面的过程中受到的阻力。固定相的微孔小且深时,扩散不易进行,传质速率慢,对色谱峰展宽影响较大。减小固定相的颗粒粒度和增大孔径是提高柱效的主要手段。
柱外峰展宽又称柱外效应,引起峰展宽的柱外因素为进样器、检测器和各种连接管中的死体积。由进样器和进样器到色谱柱的连接管的死体积引起的色谱峰展宽,尽量减小连接管线的长度,并采用细内径的管线为连接线。若管内径减小,其长度可增加;内径增大,则长度要缩短。0.25mm内径连接管应保持在100mm左右或更短。若采用内径为0.5mm连接管,则长度应在10mm以下,因而在进样器和检测器之间不使用0.5mm的连接管。但连接管内径减小,管内压力降较大,会使泵压上升。
当样品溶液的溶剂强度强于流动相溶剂强度时可能会造成的峰展宽现象。我们可以采取尽量用流动相来溶解样品,对于梯度洗脱,采用初始的流动相比例。对于在流动相中溶解度小,必须用强溶剂的时候,减少进样体积以消除溶剂效应的影响。
由于流动相洗脱力不足导致化合物保留时间延长引起宽峰,可以选用洗脱力强的溶剂:乙腈、四氢呋喃等;流动相组成变化,重新制备新的流动相;流动相流速太低,调节流速。由于检测器或流通池体积过大导致宽峰,则可以采用死体积小的检测器,检测器对反应时间或池体积响应过大,记录仪响应时间太长 ,小体积进样(例如:10ul而不是100ul)以1:10或1:100的比例稀释样品, 减少响应时间或使用更小的流通池。注意:检测器的时间常数包括检测器传感器和电子元件的响应时间,传感器的响应较快,而检测器放大器和记录仪的时间常数有可能过大,使色谱峰变形失真,导致柱效下降,也影响色谱分析的可靠性和准确性。保护柱污染或失效 ,更换保护柱;色谱柱污染或失效,塔板数较低,更换同样类型的色谱柱。检查是否漏液(特别是在柱子和检测器之间),检查接头是否松动、泵是否漏液、是否有盐析出以及不正常的噪音,如果必要更换密封;进样有时会是峰展宽的主要原因,这取决于进样体积和进样方式。进样体积越大,柱外效应越大进样方式一般有阀进样与注射进样两种,阀进样允许进样体积大,注射进样允许进样体积小。另外,进样体积还与溶质k 值有关,溶质k 值越大,允许进样的体积越大。
对于HPCL而言,由于其色谱柱体积较小,且溶质在液相中扩散系数很低,柱外方面对于色谱峰展宽成为不可忽略的因素,考虑柱外方面尤为重要。