凝胶渗透色谱柱的维护和保养

凝胶渗透色谱柱是GPC的关键部件，使用不当或撞击跌落可能会降低柱效或造成损坏。因为测定的聚合物分子量分布范围的多变性，为匹配其分子量范围，GPC使用的柱子需要较为频繁的更换。这样可能导致色谱柱接头部位的螺纹，因多次拆卸而磨损变形。在连接或拆卸时不要用力过猛，每次上紧的程度应尽量保持一致，略加用力使其不渗漏溶剂，这样可以延长柱接头的使用寿命。

拆卸或者安装色谱柱时，需要防止空气进入。连接色谱柱时，泵保持低流速（例如0.2ml/min）， 待接头处有溶剂流出时，再与色谱柱相连接；色谱柱串联时，待已连接上的第一根柱子出口有溶剂流出时，再接上第二根柱，依次类推，直到所有的柱全部连接完为止。柱子卸下时，也应在慢流速下先卸下出口处连接管，用塞子密封后，再卸下进口接管，滴加数滴溶剂后，用柱塞子密封保存。另外，为了防止气泡进入泵系统、检测器及色谱柱中，还应对所使用的流动相溶剂进行充分的脱气。

随着使用时间和次数的增多，凝胶渗透色谱柱的柱压逐渐升高，严重时甚至发生柱子堵塞。造成这种情况大部分是因为样品或流动相溶液带有少量的固体杂质，杂质在色谱柱头中的过滤片上堆积，导致液流不畅。另外，对于分子量较大的聚合物样品，可能含有少量微凝胶，也会在过滤片堆积；一旦进入凝胶柱床内，将会堵塞流路，使柱压增高，长此以往会损坏色谱柱。因此必须对使用的任何一级溶剂和样品溶液过滤，滤去机械杂质。在不具备条件的实验室，应选用比柱头过滤片孔径更小一些的滤纸或5号或6号砂心漏斗中进行过滤后方可进样或进溶剂操作；在有条件的实验室，建议选用溶液过滤装置，采用真空抽滤将溶剂或样品溶液中的杂质过滤掉。

为了更好地保护柱子，可安装保护柱或预柱过滤器装置。特别是预柱过滤器装置，使用简单方便，造价低廉，可重复使用。它既可以保护色谱柱免遭污染堵塞，又可避免使用保护柱所造成的死体积增大。当过滤器连续使用造成堵塞导致泵压升高时，可把滤片拆下来进行清洗，去除滤片表面沉积的污染物。如遇到难去除的污染物，可用6mol/L的硝酸清洗液超声波清洗1h。经多次清洗重复使用的过滤片，如发现难以恢复原来的性状，可弃去换新过滤片装上。

有机凝胶填料的凝胶渗透色谱柱，由于有机凝胶都是交联的高分子多孔微球，大多数凝胶的交联度较高，在甲苯中的溶胀度约为1.1倍左右；但对一些透过极限低的凝胶，交联度较低，在溶剂中的溶胀度也较大。因此，装好的凝胶渗透色谱柱应注意保持柱床内湿润，无空气进入柱内，否则会造成凝胶收缩，形成死体积，降低柱效。一旦色谱柱的溶剂干涸，即使再补加溶剂也是无法补救的，因为重新溶胀的凝胶不能保证柱床紧密均匀，导致柱效的降低。如果要将色谱柱内的溶剂换成其它溶剂时，要注意新溶剂能力应与原有溶剂能力相仿。因为如果溶剂能力相差很大，会由于溶胀度的变化而引起凝胶收缩或膨胀，破坏了凝胶床的均匀性，从而导致柱效降低。此外，酮类、醇类、水及脂肪族溶剂会破坏像聚苯乙烯有机凝胶的凝胶床，使色谱柱完全失效。

不同的凝胶渗透色谱柱，有不同的耐压极限，不可超压使用。如果压力过高，凝胶颗粒会受压变形甚至被破坏，从而破坏了凝胶床的均匀性，产生裂缝或沟槽，降低柱效。对于多根串联凝胶渗透色谱柱的接法，从保护色谱柱的观点来看，透过极限较小的有机凝胶色谱柱，由于所含凝胶交联度低，胶粒较软，不能承受太高的压力，建议以按凝胶孔径由大到小的次序进行串联为好。

下，柱子堵塞是柱压增高的主要原因，而堵塞主要发生在柱头过滤头部分。如果堵塞严重时，微粒杂质也可能透过过滤头进入填料空隙之间。前者可用把色谱柱倒接，以慢流速（<0.5ml/min）冲洗40~60min，也可将过滤头小心卸下，用极性溶剂（如丙酮）清洗，并辅以毛刷刷去过滤筛板上的杂质。而一旦微粒杂质进入色谱住填料间腺中，去除则比较困难，一般只能用较强极性的溶剂进行反冲洗，例如四氢呋喃可以除去有机聚合物的污染等。不过有的极性溶剂是否适合于GPC柱冲洗，还应经过试验。

凝胶渗透色谱柱使用过程中，可能会出现死体积逐渐增大，引起柱效下降。引起GPC柱死体积增加主要有以下两个方面：

（1）首先考虑流动相溶剂与柱填料凝胶是否匹配。例如四氯呋喃长期作为交联聚苯乙烯凝胶柱的流动相溶剂。偶尔改换成其它的溶剂作流动相，这时聚苯乙烯凝胶因在新换溶剂中的溶胀系数不同，可能发生收缩或溶解，从而产生死体积。所以GPC柱使用的流动相溶剂不要轻易更换，如果不得已需更换流动相，也要考虑对该凝胶溶胀度相近的溶剂。

（2）流速急剧改变或工作压力过高，也会导致色谱柱产生死体积。多孔硅胶填料的刚性凝胶柱，一般不会产生死体积。但半刚性及柔性凝胶的柱子，使用时流速及压力不可改变过大，可以把色谱仪的过压保险极限设置在色谱柱最高耐压的85%~90%。

（3） GPC柱头填料塌陷也能产生死体积，一旦发现，应立即用同一型号的凝胶填料补压平整，用适宜的流动相溶剂淋洗平衡，则可消除增大的死体积，提高柱效。

当我们测定某一色谱柱的柱效时，计算结果实际上是整套色谱系统的总分离效率，除了色谱柱外，还应加上色谱仪，故在怀疑柱子是否符合柱效要求之前，一定要排除其它原因的可能性，例如泵输液是否正常，系统有无漏液现象，检测器会不会污染或泄漏，管路及接头等是否符合要求等等。

随着使用时间的增加，色谱柱的柱效肯定会不断下降，不存在固定不变的色谱柱寿命。然而，使用维护不当会加速柱子的失效而导致柱子过早 废，造成不应有的经济损失。若从实际需要出发，一根色谱柱的柱效，若未能达到厂家出厂时所测的指标的90%时，按理便不符合规格要求，但从实际工作看它的分离效果，如能真正解决对样品的分离问题，则这根色谱柱便是“好柱”。

严重污染的凝胶渗透色谱柱在用适当的溶剂冲洗无效时，需将柱内填料取出进行处理或更换新填料，可以用只更换柱头填料的方法，将柱头入口处的填料污染的部分取出，重新补装同类型的填料，然后在改变柱流向下进行再生，这种逆流再生柱的方法，可以使柱效恢复到原有水平。

不常使用的柱子存放时，必须在波纹管内注入适宜的溶剂进行保存。