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ODS填料的裝填

發(fā)布時(shí)間：

2022-10-20 11:15

ODS填料的裝填

ODS填料是在硅膠基質(zhì)的表面鍵合十八烷基，由于其鍵合的配基和獨特的硅膠表面，在物質(zhì)分離中具有非常好的應用效果，廣泛應用于天然產(chǎn)物提取、藥物純化、雜質(zhì)分離鑒定中。本文介紹10-150um的ODS填料的裝填方法。

  • 裝填原理

當顆粒粒度大于10µm應采用等密度勻漿裝填法。勻漿技術(shù)是用合適的液體潤濕顆粒，以消除填充顆粒的聚集結塊問(wèn)題。選擇的液體可以減少由重力沉降作用而引起的顆粒粒徑分級的現象。當漿液的密度與顆粒密度近似相等時(shí)，由重力作用產(chǎn)生的顆粒沉降相應的相應減少。

用濕法填充制備高效柱必須滿(mǎn)足下列幾項要求：1. 懸浮液中的填料顆粒必須不聚集結塊。2. 填料顆粒在裝進(jìn)柱子前應該始終保持懸浮裝態(tài)不得沉降分級。3.為得到均勻緊密的柱床填充顆粒的濃度應合適流速盡可能大 。漿液不應與填料反應不使填料降解且填裝完畢后應容易除去。填料顆粒必須有足夠的強度和硬度。以承受填裝過(guò)程中的機械應力。

                        表     一些勻漿填充法用溶劑的性質(zhì)

溶劑

密度ρ g/mL

粘度ηcp 20

溶劑

密度g/mL

粘度ρ g/mL

二碘甲烷

3.3

2.9

水

1.0

1.0

1,12,2-四溴乙烷

3.0

-

吡啶

1.0

0.9

二溴甲烷

2.5

1.0

四氫呋喃

0.9

0.5

碘甲烷

2.3

0.5

正丁醇

0.8

3.0

四氯乙烯

1.6

0.9

正丙醇

0.8

1.2

四氯化碳

1.6

1.0

乙醇

0.8

0.6

氯仿

1.5

0.6

甲醇

0.8

1.0

三氯乙烯

1.5

0.6

環(huán)己烷

0.8

1.0

溴乙烷

1.5

0.4

正庚烷

0.7

0.4

二氯甲烷

1.3

0.4

異辛烷

0.7

0.5

乙二醇

1.11

1.7

 

 

 

 

  • 裝柱前準備

所需要的設備有：泵（HPLC或蠕動(dòng)泵）、壓力表、水平儀、玻璃/聚丙烯酸/PEEK或不銹鋼層析柱、儲槽（可選）等。

裝填前準備工作：

  1. 柱子清洗干凈檢查沒(méi)有明顯的破損。
  2. 檢測密封是否嚴格。
  3. 柱子要豎立與地面垂直。
  4. 在裝柱前要用裝柱的溶劑先沖刷色譜柱、柱篩板、管路
  • 裝填（在常溫下操作）

3.1 勻漿

表一     每升柱床體積填料量

填料類(lèi)型

每升柱床填料量

ODS       

0.4 - 0.6  kg/l Vc

 

表二   建議使用的勻漿溶劑

  填料類(lèi)型

選用溶劑

YMC-ODS

四氯化碳：四氫呋喃=2:1（v/v）  

GH GEL ODS

氯仿：環(huán)己醇=1:1 （v/v）

Silicycle ODS

二氧六環(huán)：四氯化碳=1:2  （v/v）

                                                                                                         

      表三   不同的裝填方法選用的勻漿體積

裝填技術(shù) 

勻漿體積：柱床體積

軸向壓縮    

3:1

真空裝填

    2:1

根據所需裝填柱子的體積稱(chēng)取適量的填料到容器里，容器的體積至少是勻漿體積的2倍，再根據具體的裝填方式和裝填的填料的類(lèi)型按照表一、二、三制成合理的勻漿。為了充分浸潤，建議超生5-15分鐘。

3.2 恒流速/半恒壓裝填法

1. 將柱底篩板用裝填溶劑潤濕，并將溶液放空一部分以便趕走所有的氣泡。關(guān)閉柱底端出口，并在柱底部留出1~2cm高的裝填溶劑。

2. 再次將漿液攪拌均勻，以確保填料的均一。

3. 小心將勻漿液倒入層析柱中，并注意避免倒入時(shí)產(chǎn)生氣泡。

4. 將勻漿液倒入后，用裝有裝填溶劑的噴壺清洗層析柱的內壁。

5. 打開(kāi)層析柱出口，開(kāi)啟泵或加壓裝置。最初，應讓裝填溶劑緩慢流過(guò)層析柱或壓力逐漸增大。

6.  6a采用恒流速裝填法：利用輸液泵緩慢輸送裝填溶劑增加至最終流速，這可以避免液壓對于所形成的柱床的沖擊，也可以避免柱床形成的不均勻。流速可以階段性地增大，增加量取決于層析柱的柱尺寸和流速。一般情況下裝填流速為使用流速的2-3倍。表四中列舉了部分例子。

表四    恒流速裝填法中流速的增加量舉例

柱尺寸

填料粒徑

目標流速

操作流速

(I.D.´L)

(mL/min)

(mL/min)

2.0cm´50cm

20-25um

60-120

20-40

4.0cm´50cm

30-40um

100-200

50-70

4.0cm´50cm

50-75um

180-350

90-120

4.0cm´100cm

75-100um

240-400

120-180
  1. 同等內徑裝填同樣粒徑的填料，柱長(cháng)增加時(shí)為了降低壓力降可以選擇適當降低流速。
  2. 同樣粒徑填料裝填到柱長(cháng)相同，內徑不同的色譜柱中，柱徑大的色譜柱選擇更大的流速，以減少洗脫時(shí)間。

 

表五     裝填溶劑

  填料類(lèi)型

選用溶劑

YMC-ODS

甲醇：水=80:20（v/v） 

GH GEL ODS

甲醇：異丙醇=1:1（v/v）

Sili cycle ODS

 

 

6b. 半恒壓裝填法  利用加壓裝置緩慢增加至目標壓力，這可以避免液壓對于所形成的柱床的沖擊，也可以避免柱床形成的不均勻?？梢酝ㄟ^(guò)手動(dòng)操作增加流速來(lái)獲得形成柱床所需要的穩定壓力。對于ODS填料裝填一般的壓力5-12Mpa，如15um裝填采用6.5Mpa的裝填壓力。

7. 當柱床最終形成后，關(guān)閉泵或加壓裝置，并關(guān)閉層析柱出口，色譜柱裝填完成。

四、色譜柱平衡與柱效評價(jià)

對于ODS填料：柱子的裝填一旦完成后，首先用5~10倍柱體積的有機溶劑如丙酮、乙醇、甲醇溶劑，線(xiàn)性流速在5-10cm/min平衡柱床。測試裝柱的效果，可以選用低分子量、弱極性的樣品（如：尿嘧啶、苯甲酸甲酯、甲苯、萘）（進(jìn)樣量：0.25~1%柱體積）。確定柱子的塔板數及不對稱(chēng)性因子。按上述填裝步驟裝填的層析柱，在線(xiàn)性流速為5-10cm/min（取決于填料粒徑大小，填料粒徑小為降低壓力可以降低流速）時(shí)，最小的柱塔板數如表五所示、不對稱(chēng)性因子必須在0.8~1.4之間。

表六  填料裝填最小塔板數

填料粒徑

理論塔板數

(um)

（N/m)

20

20000

30

10000

50

5000

70

2500

100

1000

 

注意：

  1. 同等粒徑的不同填料，由于填料的具體性質(zhì)，理論塔板數也會(huì )略有不同。
  2. 裝填后由于裝填柱的內徑和長(cháng)度不同，影響了裝填后的孔隙率，也會(huì )響理論塔板數。
  3. 理論塔板數與流速和物質(zhì)是相關(guān)的，不同的物質(zhì)和流速會(huì )得到不同的理論塔板數。

 

五、裝柱的常見(jiàn)問(wèn)題及原因

As<0.8

As>1.4

理論塔板高度過(guò)低

裝柱過(guò)度

裝柱時(shí)柱床未被壓實(shí)、壓緊

樣品與填料上所鍵合的官能

裝柱壓力過(guò)高

柱頭或柱底的篩板發(fā)生阻塞

團或膠體間發(fā)生作用而被保

柱床坍塌

柱頭處有空隙

留

 

層析柱死體積內有空氣

 

 

進(jìn)樣技術(shù)不高

 

 

六、填料的再生及保存

ODS填料在使用過(guò)程中會(huì )有一些污染。我們建議為增加您的填料使用壽命，請選擇合適的溶劑進(jìn)行清洗。

  1. 一般情況下的常規清洗可以使用100%甲醇，100%丙酮。
  2. 長(cháng)時(shí)間柱內正常有機物污染，可用75%丙酮：25%異丙醇，或100%異丙醇。
  3. 頑固有機污染物污染時(shí)可以使用100%乙酸乙酯，100%正己烷。

4. 使用正己烷或乙酸乙酯前要用異丙醇沖洗柱子保持溶劑相溶。

5. 一般情況下要沖洗10個(gè)以上的柱體積，沖洗過(guò)程中要注意柱子的壓力，壓力過(guò)高時(shí)降低流速進(jìn)行清洗。

6. 清洗檢測大分子物質(zhì)的ODS柱可以采用下述溶劑進(jìn)行清洗后再進(jìn)行常規清洗

溶劑                         組成0.1%三氟乙酸/丙醇    脲或者鳥(niǎo)嘌呤                 5-8M（調節pH6-8）

氯化鈉、硫酸鈉、磷酸

 

 

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