液相色谱柱是液相色谱系统的核心部件,通过固定相与流动相的相互作用差异,实现复杂混合物中各组分的高效分离,广泛应用于制药、食品、环境监测、化工及生命科学等领域。其核心原理基于物质分子与固定相间的作用力差异,如疏水作用、离子交换、分子筛分等,导致不同组分在柱中停留时间不同,从而实现分离。
其通常由柱管、填料、接头、密封圈和滤片构成。柱管多采用316#不锈钢材质,耐溶剂腐蚀,但需避免含氯化物溶剂长期残留。填料是分离的核心,常见类型包括硅胶基质键合相(如C18、C8)、聚合物基质(如聚苯乙烯-二乙烯基苯)及特殊功能化填料(如手性固定相)。滤片位于柱两端,用于封堵填料防止流失,同时降低柱外死体积。
1、柱管
材质:通常为不锈钢(耐高压、耐腐蚀),也有使用PEEK(聚醚醚酮)等聚合物材料的,适用于对金属敏感的样品。
尺寸:
内径(ID)常见有:2.1 mm、3.0 mm、4.6 mm等;
长度常见有:50 mm、100 mm、150 mm、250 mm等;
UHPLC柱通常更短、内径更小,以提高分离效率和降低溶剂消耗。
2、固定相
填料颗粒:
材质多为硅胶基质或聚合物基质;
粒径常见为:1.7–5μm(UHPLC常用1.7–2.5μm,HPLC常用3–5μm);
表面经过化学修饰(如C18、C8、苯基、氰基、氨基等),以实现不同极性/选择性的分离。
孔径与比表面积:
孔径通常为60–300Å,影响大分子(如蛋白质)的保留行为;
比表面积越大,保留能力越强。
3、柱端筛板
位置:位于柱子两端;
作用:防止填料颗粒流出,同时允许流动相通过;
孔径:通常为0.2–2μm,需与填料粒径匹配(一般为填料粒径的1/3–1/5);
材质:不锈钢或钛合金,也有PEEK材质用于生物兼容性要求高的场合。
4、柱连接接口
标准接口:通常为1/16英寸外径的不锈钢接头,采用零死体积(zero-dead-volume)设计,减少峰展宽;
耐压能力:现代HPLC柱可承受高达400 bar压力,UHPLC柱可达1000–1500 bar。
5、柱床均匀性
填料在柱内必须高度均匀、紧密填充,避免沟流(channeling)或空隙,否则会导致峰拖尾、分离效率下降;
高质量色谱柱采用高压匀浆填充技术保证柱床一致性。
6、保护柱
虽非主柱结构,但常与分析柱配套使用;
含有与分析柱相同或相似的填料,用于捕获样品中的杂质,延长主柱寿命。
