CN103223265B - 基于溶胀效应的低压离子交换液相色谱柱装填方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于溶胀效应的低压离子交换液相色谱柱装填方法，该方法将树脂颗粒装入色谱柱中,封装，然后将色谱柱直立浸泡于溶剂中，柱顶端露出溶剂液面，超声振荡使树脂颗粒均匀；利用大气压力和虹吸作用使溶剂进入柱内，柱内压力随树指的溶胀而逐渐增大，使树脂颗粒在柱中均匀而密实，达到使用装柱机湿法高压装填的效果。该方法利用离子交换树脂在溶剂中的溶胀效应替代高压液流进行装柱，操作简便，装柱效率大幅提升。

Description

基于溶胀效应的低压离子交换液相色谱柱装填方法

技术领域

本发明涉及一种基于溶胀效应的低压离子交换色谱柱的装填方法，该方法可用于替代液相色谱装柱机进行装填操作，尤其适用于大批量短柱的快速装填。

背景技术

液相色谱柱的装填是一项技术性要求很高的工作，装填效果的优劣对分离效能的高低和分析结果重现性如何影响极大。分析工作者大多选择回避自己装柱这项工作，转而高价采购商品柱。原料成本仅百元上下的液相色谱柱商品价格均在数千甚至过万元。对使用周期较长的色谱柱尚能令人承受，而对于使用寿命较短的色谱柱，尤其是对一些尚未定型仍需不断调整参数的分析研发工作，高昂的成本往往令人难以承受。因此，自己装填液相色谱柱也常常是无法回避的工作，对于生产色谱柱或色谱仪配件的企业来说，装填色谱柱更是一项基本的工作。

液相色谱柱一般使用专用的液相色谱装柱机进行湿法装填。主要操作过程分为“匀浆”和“装柱”两大环节。

首先用流动相溶液浮选去除固定相中的破碎颗粒，再将固定相与流动相按照一定的固液比超声混合，即匀浆。

将空心色谱柱的入口与匀浆罐的下端出口相连，柱内出口端预先置入一片筛板用以截留填料而使溶剂流过。将匀浆后的浆料装入匀浆罐，密封，排去罐内空气。加压，把浆料从匀浆罐迅速打入色谱柱中。持续向柱内打入溶剂，待数百毫升溶剂流过，压力增至1～50MPa后，恒压数十分钟，再缓慢卸压，至常压后取下柱子，在其进口端置一片筛板，封装。

将装好的柱子装入液相色谱流路，用流动相排气，平衡，待用。

这一过程需使用价格较高（接近一台液相色谱仪）的专用液相色谱装柱机，耗时长，溶剂消耗量大，且一次只能装一根色谱柱，工作效率很低。

发明内容

液相色谱柱中的填料必须装填得非常均匀才能保证填料装填状态的重现性和高的分离效能；另外，装填压力必须显著高于色谱的正常工作压力，以避免因工作压力的调整和波动对柱内填料的填充状态产生影响而使色谱分析的重现性变差。离子交换色谱面临同样的问题。

本发明的目的是克服上述不足之处提供一种低压离子交换色谱柱的装填方法，该方法利用树脂的溶胀效应，采用溶剂浸泡溶胀法替代液相色谱装柱机的高压连续液流用于色谱柱的装填。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种基于溶胀效应的低压离子交换液相色谱柱装填方法，该方法包括以下步骤：将树脂颗粒装入色谱柱中，封装，色谱柱直立浸泡于溶剂中，柱顶端露出溶剂液面，超声振荡使树脂颗粒均匀（同时使溶剂进入柱内充分浸润溶胀树脂）；其中，

树脂颗粒的装填量m（g）、柱容积V（mL）、树脂颗粒自然堆积密度d（g/mL）、溶胀率k和装填比r之间的关系为：r控制在1.0～1.1，溶胀率k为常压下，树脂颗粒经溶剂充份浸泡后的体积与干树脂颗粒体积的比值。

色谱柱以单根或成批同时浸泡于溶剂中。所述的浸泡时间为3小时以上。

所用树脂颗粒优选是已经去除破碎颗粒的待用干树脂颗粒。超声振荡采用超声波清洗器。所述的色谱柱为空心不锈钢柱色谱柱。

所述的装柱为在超声波振荡的条件下，将树脂颗粒装入色谱柱，并在色谱柱的两端口各设置一片筛板。筛板筛孔直径优选为20-40nm。

本发明使用的溶剂为含有Na⁺的溶液，含有Na⁺的溶液中Na⁺的质量含量优选为1‰～5%，如：0.5～1mol/LNaCl水溶液，0.5～1mol/LNa₂HPO₄水溶液，0.5～1mol/LNaH₂PO₄水溶液。使用该溶剂可使离子交换树脂溶胀性能更加优异。本发明使用的溶剂可为含有Na⁺的流动相溶液。

将装填好的柱子装入色谱流路，用流动相排气，平衡，待用。

与现有技术比较本发明的有益效果：

1、色谱装柱机在将浆料快速打入色谱柱时，填料树脂的初始状态，尤其是在柱下端的堆积状态有一定的随机性，会产生一定的个体差异和批间差异。而本发明的技术方案中，影响装柱效果的主要变量是填料树脂的装填量，可由分析天平称量所得，装柱效果的重复性大大高。

2、不同的装填比r（≥1）可以获得不同的增压效果。随着溶剂缓缓渗入，填料缓缓溶胀，柱内压力不仅可以显著大于交子交换色谱正常工作压力，若装填比过大，压力甚至可以高到使填料因溶胀挤压而破碎。装填比由装填量决定，而装填量由天平称量所得，因而柱内压力可以通过天平称量精确控制。装填比r控制在1.0～1.1，装填效果最好。

3、色谱装柱机一次只能装填一根色谱柱，且柱子的规格（直径）必须与匀浆罐接口匹配。而本发明方法一次可以同时浸泡大批相同或不同规格的色谱柱，不仅操作简便，工作效率也得到大幅提升，而且装柱数量越大越能体现本发明方法的优势。

附图说明

图1为血红蛋白的流出曲线（流动注射-分光光度测定）

具体实施方式

选用已经除去破碎颗粒的树脂，根据液柱内有效容积V（mL）、树脂颗粒的自然堆积密度d（g/mL）、溶胀率k和装填比r（一般控制在1.0～1.1），按计算干树脂的装填量，用分析天平称取，准确至±0.0001g。

实施例1称取1.3628g7320型混床专用阳离子交换树脂，干法装入内径4.6mm、有效长度10mm的空心不锈钢柱色谱柱中（即在色谱柱底端口设置一片筛板，在超声波振荡的条件下，将树脂颗粒装入色谱柱，色谱柱顶端置一片筛板，筛板筛孔直径为20-40nm），封装。在KQ-300GVDV型超声波清洗机内加入清水，置入盛有1mol/LNaCl溶液的1L烧杯。将色谱柱直立浸泡于NaCl溶液中，色谱柱顶端露出溶剂液面，超声振荡浸泡3h。取出，将柱子装入离子交换色谱流路中，用流动相排气，平衡，待用。

实施例2称取1.0116gKP-20MB型抛光树脂，干法装入内径5.2mm、有效长度80mm的空心不锈钢柱色谱柱中（即在色谱柱底端口设置一片筛板，在超声波振荡的条件下，将树脂颗粒装入色谱柱，色谱柱顶端置一片筛板，筛板筛孔直径为20-40nm），封装。在KQ-300GVDV型超声波清洗机内加入清水，置入盛有1mol/LNaCl溶液的1L烧杯。将色谱柱直立浸泡于NaCl溶液中，柱顶端露出溶剂液面，超声振荡浸泡3h。取出，将柱子装入离子交换色谱流路中，用流动相排气，平衡，待用。

实施例3称取1.0116gKP-20MB型抛光树脂，干法装入内径5.2mm、有效长度80mm的空心不锈钢柱色谱柱中（即在色谱柱底端口设置一片筛板，在超声波振荡的条件下，将树脂颗粒装入色谱柱，色谱柱顶端置一片筛板，筛板筛孔直径为20-40nm），封装。在KQ-300GVDV型超声波清洗机内加入清水，置入盛有1mol/LNaCl溶液的1L烧杯。将色谱柱直立浸泡于NaCl溶液中，柱顶端露出溶剂液面，超声振荡浸泡3h。取出，将柱子装入离子交换色谱流路中，用流动相排气，平衡，待用。

用1mol/LNaCl溶液为流动相在液相色谱仪上显示工作压力为0.60MPa，压力稳定。用该色谱柱截留重铬酸根-铬离子混合溶液后用0.1mol/L硫酸溶液洗脱，所得流出曲线呈正态分布，保留时间20.5s，半峰宽10.0s，理论塔板数（柱效）为23.3。用RPL-ZD10型专用液相色谱装柱机装柱并做同样的试验，所得流出曲线亦呈正态分布，保留时间22.5s，半峰宽10.5s，理论塔板数为25.4。表明两种方法装柱的效果基本相当。

实施例4称取1.0625g弱酸性阳离子交换树脂REX70，用清水润湿后装入内径4.6mm、有效长度50mm的空心不锈钢柱色谱柱中（即在色谱柱底端口设置一片筛板，在超声波振荡的条件下，将树脂颗粒装入色谱柱，色谱柱顶端置一片筛板，筛板筛孔直径为20-40nm），封装。在KQ-300GVDV型超声波清洗机内加入清水，置入盛有0.5mol/LNaCl溶液的1L烧杯。将色谱柱直立浸泡于NaCl溶液中，柱顶端露出溶剂液面，超声振荡浸泡3h。取出，将柱子装入KH101型离子交换色谱流路中，用流动相排气，平衡，待用。用0.5mol/LNaCl溶液为流动相在液相色谱仪上显示工作压力为0.25MPa，压力稳定。

以磷酸盐缓冲液为流动相用该色谱柱对三种类型糖化血红蛋白进行分离，效果如图1所示。其中第一峰为糖化血红蛋白亚型HbA1ab，第二峰为糖化血红蛋白亚型HbA1c，第三峰为未糖化血红蛋白HbA0。以第二组分糖化血红蛋白亚型HbA1c为例，保留时间158s，半峰宽17.5s，理论塔板数（柱效）为452。用RPL-ZD10型专用液相色谱装柱机装柱并做同样的试验，所得流出曲线几乎一致，第二组分糖化血红蛋白亚型HbA1c保留时间160.5s，半峰宽17.5s，理论塔板数为466，表明两种方法装柱的效果基本相当。

Claims (4)

1.一种基于溶胀效应的低压离子交换液相色谱柱装填方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将树脂颗粒装入色谱柱中，封装，色谱柱直立浸泡于溶剂中，柱顶端露出溶剂液面，超声振荡使树脂颗粒均匀；其中，树脂颗粒的装填量m(g)、柱容积V(mL)、树脂颗粒自然堆积密度d(g/mL)、溶胀率k和装填比r之间的关系为：r控制在1.0～1.1，溶胀率k为常压下，树脂颗粒经溶剂充份浸泡后的体积与干树脂颗粒体积的比值；所述的溶剂为0.5～1mol/LNaCl水溶液，0.5～1mol/LNa₂HPO₄水溶液，0.5～1mol/LNaH₂PO₄水溶液；所述的色谱柱为空心不锈钢柱色谱柱；色谱柱以成批同时浸泡于溶剂中。

2.根据权利要求1所述的低压离子交换液相色谱柱装填方法，其特征在于所述的浸泡时间为3小时以上。

3.根据权利要求1所述的低压离子交换液相色谱柱装填方法，其特征在于超声振荡采用超声波清洗器。

4.根据权利要求1所述的低压离子交换液相色谱柱装填方法，其特征在于在超声波振荡的条件下，将树脂颗粒装入色谱柱，并在色谱柱的两端口各设置一片筛板。