筛板对台锥形制备液相色谱柱流型和柱效的影响

    近年来,随着制药工业和生物技术的发展,制备液相色谱得到了广泛的应用。在提取生物活性成分和植物中有效成分的过程中,由于样品成分复杂,并且有效成分的含量很低,需要多次循环操作才能制备出纯度较高的产品,导致生产成本的提高。制备色谱考虑的是如何用最低的生产成本制备出产品,即提高产率,所以提高柱效和柱的样品负荷容量是制备色谱柱的研究重点。制备柱的内径远大于分析柱的内径,装填技术比较复杂而且要求很高,更突出的问题是样品在柱头的分配很难达到均匀,因此造成表观柱效低于分析柱。如何改善色谱柱的装柱技术,以及如何使样品在色谱柱柱头实现更均匀的分配,一直是制备色谱工作者关注的问题。近几年有更多的学者关注制备色谱柱的研究^[1~5]。

    在制备液相色谱中,筛板用于承载填料,防止填料进入色谱柱输液管路中造成阻塞。此外,柱头筛板还具有避免床层被高速液流破坏和对样品进行一定程度分配的功能。制备液相色谱柱直径较大,因此柱头筛板对样品的分配及对柱效的影响很大,筛板的厚度、相对直径和孔径均对色谱柱的柱效有显著的影响^[6]。由于筛板的影响能使色谱柱柱效相差10倍^[7],美国橡树岭国家实验室的Guiochon等^[3~5]用可视化研究方法考察了圆柱形制备液相色谱柱中柱头筛板的直径和孔径对流型的影响。

    考察柱效高低的最直接方法是观察样品在色谱柱内的谱带流型和运动状态。在液相色谱中获得塞子状的流型是人们追求的目标,因为这意味着高柱效。研究谱带流型,对于研究制备柱的柱头和样品分配筛板设计、装柱技术、柱型选择和设计、填料和流速选择、进样方式等具有重要的指导意义。

    我们根据可视化方法的原理,研究了制备级台锥形液相色谱柱的谱带流型^[8~10],结果表明台锥形制备柱比相同体积、相同长度的圆柱形制备柱有更高的分离柱效和更大的样品容量。实验过程中我们发现,柱头筛板材料及直径的选取对台锥形柱内样品的流型有很大影响。本文比较了使用多孔聚四氟乙烯(PTFE)筛板和多孔烧结不锈钢筛板时样品谱带的流型和柱效,考察了柱头筛板的相对直径对台锥形柱内样品谱带流型的影响。

    1　实验部分

    1.1　试剂和仪器

    环己烷(分析纯,辽宁省医药经贸公司试剂厂)作为液相色谱流动相;碘(分析纯,天津市励特吉尔环保技术研究所)作为观察流型用的有色试剂,用环己烷配制成碘质量浓度为10 g/L的有色溶液,经固相萃取柱过滤后使用(固相萃取柱内使用与色谱柱相同的填料);丙三醇(分析纯,沈阳市联邦试剂厂)作为折射率补偿溶剂。