流动池和连结部的设计
抖化学 / 2022-10-18
检测器设计适用的流动池,特别是用于UV光度计的,已有相当多的研究。经典的色谱仪生产厂商供应的标准微量池,实际上不够微小,标准的UV检测池目前是长10毫米、直径1毫米,池体积8微升。然而Kirkland18J最近指出,当使用高效的Zobax Sil柱时,8 微升的池子太大。K' 值不大于2时流出的峰明显地受到标准池的展宽,但使用体积1微升的池子时,此效应显著减小。表4 3表示45微升池对K'值不同的三个组分塔板高度值的影响,并与8微升池所得的值进行比较。
对于不保留峰的巨大影响极为明显,板高值可达三倍。此影响随K'的增大而减小是很明显的,Kirleland 也观察到了这种倾向。根据上述情况,显然流动池体积不应大于10微升。随着日益增高的效率( HETP值<0.05毫米),可能将来必须采用大约1微升体积的流动池作为标准。
就象池体积那样,流动池中通路的构型也有一定的重要性,两种不同池设计的流动灵敏度示于图4-5[19].
当采用分流式流动构型时,流动灵敏度显著下降,但漂移却仪在检测器使用高灵敏度,同时流量也有变化时才可看到。大多数UV检测器采用“双L”形流动方式,其中液体从一端进入,沿他流动,然后从另一端流出。分流式流动池的设计使液体从中心进入流动池,流向在此分开,各自流过池子到达终端,出口处再次汇合,其方式与池的前半刚好相反。需要注意的是,该设计中与柱的连结存在着一个正确的和一个错误的方式(见附录I)。
流动池的设计可以把测量池和参比池相互分开,也可联结在起,使UV光度计稳定的方法之一是采用UV灯泡的同一部分作为测量和参比光束的光源。在两个相似的设计中(Varian和LDC)做到这一点的方法是采用一个特殊的池子,其中两条光路非常靠近,光路之间用一个密封的特氟隆衬垫隔开。但这样做是有困难的。在固定这个密封间隔时,需要特别细心,因为金属池块和封片之间必须非常清洁,才能保证完全密封。池子必须靠近UV灯泡也是该设计中的困难之处。在某些构型中池子因被灯泡烤热而引起基线漂移;当池子位于灯泡的垂直上方时,这种影响特别明显。
对于不同检测器的其它池子的设计,更多地取决于检测器本身的要求而不是色谱的需要,大多数情况下池体积为10微升或稍小些是较为标准的。一些商品液相色谱仪的缺点是柱和检测器之间连结管的长度和体积问题。Scott(20) 曾研究了各种导管的长度和大小所引起的弥散,证实一个溶质谱带迁移通过管道的时间变量,如理论上所预测的那样,取决于液体流速的倒数,以及管子的长度和内径。他用不同内径的管子所作实验的结果示于图4-6。清楚地说明预测的时间变量比例于半径的四次方。管子大小不同的影响示于表4-4。三根20厘米长的管子依次安装于柱和检测器之间,并计算了三种不同溶质的塔板高度。对于谱带扩展的影响的增加,类似于上面提到的采用不同体积检测器池的情况(见13章,实验1)。
这样,柱和流动池之间的连结管保持一个绝对的最小值就很重要。其内径应不大于0.25毫米(0.010英寸),并且不长于200毫米。用来连结两根管子的耦合器也应同样钻孔,使管子能头对头地连接。
辅助设备以上已经讨论了液相色谐仪器的三个基本组成部分。从各生产厂商的样本上可以看到,还有一些其它装置在仪器中有着不同程度的重要性。辅助设备栏中最重要的装置是温度控制箱,它在室温时作为恒温箱使用,如果必须在高于室温下运转色谱仪,它就可当作烘箱。凝胶渗透色谱法常常必须既增加聚合物在流动相中的溶解度,同时又要降低流动相的粘度,以使扩散时间减至最小。其它方式的LC,当离子交换或反相色谱中使用水或水-
乙醇流动相时,增高温度以减小粘度极其有用。在吸附色谱和分配色谱中,因为前者吸附剂活性的变化及后者固定相溶解度的变化,都与温度有关,所以在室温时的恒温控制也很重要。需要精确测定保留体积时尤为重要。
如果需要进行制备操作,则馏分收集器就非常有用。在LC中很容易收集样品以供进一步使用或鉴定。市售液相色谱仪上的收集器通常是双向阀门用手动收集,在高流速时使用这一套装置还不太麻烦。当然,阀门应有最小的死体积,以不致损失紧密相邻峰的分辨。
共它辅助设备还有溶剂供输系统中使用的流量计和安全装置。流量计对于检查流量的稳定性很有用,但为了得到这一参数的精确值,就必须收集一段时间内的溶剂,然后 据以计算出流速。在恒流泵系统中装入一个可变压力切换阀,前面已经述及。还有用于清扫烘箱的情性气体供应系统,当在高于室温下使用易燃流动相时,这还是一种实用的防火安全措施。
也许还应提到,尽管在现代LC中有时使用很高的压力,但它并不象高度压缩的气体那样具有潜在的危险。液体在21兆牛顿/米(3000磅/英寸²)以下没有显著的压缩,而且据个人经验, 柱的破裂只发生于玻璃柱,即使在这种事例中柱子也从未粉碎过,只是沿纵向裂开而已。因此,唯一的危险可能来自流动相的泄漏,即使发生泄漏事故,危险性也是极小的。尽管如此,仪器放置在通风良好的地方仍然是有好处的,可以防止积聚易燃的或有害的蒸气。