【学习笔记】解惑！如何计算色谱柱柱体积？

展源 0 2023-03-16

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计算

如何计算色谱柱柱体积？

1. 经常被提及的柱体积

液相色谱柱“柱体积”在整个液相色谱分析工作中经常被提到。

当我们拿到一支全新液相色谱柱的时候，需要对其进行活化平衡。并过渡到我们正常分析样品时候的流动相，就需要对新色谱柱活化平衡10倍的柱体积。

当我们液相分析工作结束的时候，如果长期不用，我们也需要对色谱柱进行溶剂置换，要冲洗置换多少倍的柱体积，最后保存在纯色谱甲醇或纯色谱乙腈中。尤其是当流动相含缓冲盐或者使用正相色谱柱，冲洗置换步骤更为麻烦。

当我们的液相色谱柱被污染、柱效降低的时候，需要对液相色谱柱进行再生清洗，也需要进行各种溶剂多少倍的柱体积。

当我们进行色谱方法开发的时候，柱体积也是一个很重要的参数。

如此被经常提及的『柱体积』，真的是我们所理解的“柱体积”吗？

2. 色谱柱体积正解

色谱柱内部示意图

众所周知，液相色谱柱柱壳一般为不锈钢或PEEK材质的圆柱形管子，色谱柱都会标明内径、长度和粒径。

据此，我们可以计算色谱柱空柱的管内体积。

但是，这个空柱管内体积并非是我们通常所理解的色谱柱各种冲洗的多少倍的“柱体积”！

色谱柱冲洗柱体积，其实是色谱柱内填料间隙的体积或色谱填料颗粒之间的流动相的体积。

那么，色谱填料间隙的体积如何计算呢？

我们可以通过计算空柱管内的体积，然后乘以不同柱类型的色谱柱的典型的填充效率的估算因子，来得到色谱填料间隙体积。

空柱管体积的计算公式为：

V=πr²L

计算公式中的r是液相色谱柱的半径，即为色谱柱标签所示的内径的1/2，L是液相色谱柱的长度。

那么，常规液相色谱柱空柱管内体积通过计算，4.6mm*150mm*5μm空柱管内体积约为2.5mL。

全多孔填料与表面多孔填料

对于全多孔硅胶色谱填料的液相色谱柱（目前常用的大多数均为全多孔硅胶基质填料的液相色谱柱）来说，其估算因子约为0.68。

对于表面多孔硅胶填料的液相色谱柱（又称核壳液相色谱柱，填料内部为实心球，表面包裹多孔硅胶或不同的多孔硅胶键合相，此类色谱柱用户也越来越多）来说,其估算因子约为0.5。

所以实际的柱体积一般为色谱柱空柱管体积乘以估算因子，即4.6mm*150mm色谱柱若填料为全多孔硅胶则柱体积约为1.7mL，若填料为表面多孔硅胶则柱体积约为1.3mL。

最后，不论多少倍柱体积，如果需要计算液相色谱柱冲洗置换的时间和需要的相应溶剂体积，请结合色谱柱填料间隙体积和冲洗置换的溶剂的流速，这样更准确。

内容来源：生物分析实验室

责任编辑：展源

审　　核：何发