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在上一篇文章中，笔者谈到了液相色谱系统中死体积的来源和控制要点，其中管道和接头的安装是关键因素。 本文将详细讲解管路（材料）和接头（类型）的选择以及安装和操作方法，不仅有利于死体积的控制，还能有效改善目标物的色谱行为。

一、管道的材质

在分析型 LC 系统中，泵后输液管路连接的外径通常为 1/16 英寸（约 1.6 毫米），接头的内径也是如此，只有少数例外，例如某些阀门和流通池。 管道材料应用最广泛的有不锈钢、PEEK（聚醚醚酮）、PTFE（聚四氟乙烯），还有一些在特殊情况下使用的材料：钛、不锈钢涂层PEEK、PEEK涂层熔融石英等。表1列出这些材料的主要物理化学性质。

图 1A 不锈钢管道

图 1B PEEK 管

表 1 常用 HPLC 材料的特性

材料

pH值范围

耐压

兆帕

优势

缺点

适用

不锈钢

(党卫军)

1-14

130

高压力;

对弱极性/非极性溶剂具有良好的耐受性。

不耐受卤离子；

不耐强酸强碱；

游离金属离子和离子吸附位点的存在会对极少数强解离目标（如蛋白质）的色谱行为产生负面影响。

满足绝大多数液相色谱应用；

弱极性或非极性流动相正相色谱的首选；

凝胶渗透色谱的首选；

反相/反相离子对色谱，尤其是 UHPLC 的绝佳选择。

窥视

0-14

20

对强酸、强碱等强极性溶液具有良好的耐受性；

不存在中等极性和分离目标的活性位点。

耐压性差，只能在UHPLC中柱后使用。

对弱极性和非极性溶液的耐受性差，如二氯甲烷、四氢呋喃、二甲基亚砜等会使其膨胀。

满足绝大多数液相色谱应用；

离子色谱的首选；

凝胶过滤层析的首选；

反相/反相离子对色谱的绝佳选择，尤其是对于强离解目标。

钛

(Ti)

1-14

60

兼具不锈钢和PEEK材料的优点：能很好地耐受液相色谱中涉及的溶液； 对弱极性、中强极性和游离化合物具有优良的惰性。

昂贵的

不锈钢管的完美补充：分析金属敏感的蛋白质和生物制剂，通常使用极具挑战性的溶剂条件。 此外，生物分子易于与表面发生非特异性结合。 钛管是这些应用的首选。

不锈钢复合PEEK

（内层PEEK，外层不锈钢）

1-14

60

由于PEEK管外壁涂有不锈钢，管道可承受高达600 Bar的压力。 由于内衬采用PEEK材质，不含金属，对生物样品和易螯合金属离子的小分子样品友好。

昂贵的

适用范围与PEEK材料相同，但耐压范围大大扩大。 从耐压性来看，可以覆盖大部分UHPLC应用。

PEEK 涂层熔融石英

0-10

69

最规整光滑的内壁，最能抑制样品在各类管路间的扩散，赋予最佳的柱效；

管道内径最准确；

耐大多数有机试剂；

金属杂质含量极低，表面呈化学惰性，与靶标无特异性吸附。

pH范围窄，不能耐受较高pH的流动相；

不耐氢氟酸；

昂贵的。

寻求最高柱效的应用。

聚四氟乙烯

0-14

10

耐强酸强碱；

几乎不溶于任何有机试剂；

表面光滑。

低压；

容易变形。

用作液相色谱系统的废液管路，如泵的吹扫管路、检测器的废液管路； 用作柱后衍生反应的反应线。

由于具有超高的耐压性，不锈钢管路是液相色谱系统的首选，也是UHPLC柱前管路的最佳选择。 不锈钢由于对非极性和弱极性有机试剂具有优异的耐受性，也是正相色谱和凝胶渗透色谱（GPC）的首选。 其本身的一个小缺陷是会被卤素离子（包括Cl-、Br-、I-）腐蚀。 当流路中有不锈钢时，应避免加入卤素离子。 此外，不锈钢管道表面腐蚀后不可避免地会暴露出金属离子和活性位点，这会影响极少数游离目标的色谱行为，例如聚羧酸盐。 例如，目标的离子基团吸附在管线的活性位点上，导致峰拖尾甚至分叉。 如果在相同条件下测试游离的化合物，只有部分液相色谱系统峰形异常，不锈钢管道可疑。 此类案例将在后续专题中详述。 这个问题并非无解。 用EDTA-Na2水溶液冲洗系统可以有效去除系统中的游离金属离子。 用5%～20%的硝酸水溶液冲洗系统，不仅可以去除游离金属离子，还可以钝化管道（形成惰性氧化铬膜）。 这两种方法均可有效解决由不锈钢管引起的异常峰形。 特别是，不锈钢管道可能影响的游离化合物非常少。 由于没有极性吸附位点和金属离子，PEEK 管是离子色谱和凝胶过滤色谱 (GFC) 系统的绝佳选择。 而且，由于PEEK对中强极性化合物和游离化合物具有优良的惰性，在通用色谱分析游离化合物时，其性能（如峰形）优于不锈钢管。 但PEEK管的耐压性较低，只能保证20MPa以内的压力不泄漏（虽然水作为流动相可以承受40MPa的压力）。 当使用 5 微米或更粗的粒径时，PEEK 管是通用色谱的不错选择。 当使用更细的粒径时，由于柱背压高，PEEK 管只能在柱后使用。 此外，PEEK 管不推荐用于使用非极性和弱极性溶剂作为流动相的正相色谱和凝胶渗透色谱。 柱外效应是影响柱效的重要因素。 将管路的内径和长度控制在死体积范围内可以有效抑制柱外效应，选择规则光滑的内壁可以更好的抑制样品带的层流和湍流，使柱效进一步提高，背压更低。 PEEK 涂层熔融石英管是所有管中最光滑的，专为超高效、高分辨率应用而设计。 2、接头及安装方法虽然市场上的接头种类繁多，但大致可分为以下三类：手紧聚合物接头（2A）、不锈钢接头（2B）、可拆卸超高压接头关节（2C）。

图 2A PEEK 连接器 (0100-1516)

图 2B 不锈钢适配器 (5062-2418)

图2C 可动超高压耐压接头

LC或LC-MS系统对接头最基本的要求是在工作压力下能紧密连接管路和接口。 进一步的要求是易于安装和拆卸。 图3B是液相系统中接口的剖视图（如色谱柱接口、双通接口、阀门接口等可以连接管路的接口），灰色区域为固体物质（通常不锈钢，塑料材料在某些情况下），浅绿色区域是容纳配件和管道的孔接表阀接头，容纳管道的区域为 1/16" 内径，长度因品牌而异。图 3A 设置在管道与接头，接头可以是图2中的任意一种，韧性环区内径为1/16英寸；管道可以用任何材料制成，管道外径为1/16英寸, 管子刚好穿过接头并伸出一小部分长度。

图 3A 管道上的接头组

图 3B 液相系统界面剖视图

一般的连接方法是将带接头的管道插入接口底部，并保证管道的切割面紧贴接口底部。 然后旋转螺杆，使螺杆和韧环接近接口内部。 当韧环的外表面与界面处韧环区的内表面接触时，旋转螺杆时的阻力开始增大。 适当拧紧螺丝挤压韧环（可以使用工具），一方面，挤压会使韧环的外表面与界面韧环区域的内表面紧密接触确保在高压流动相下无泄漏； 夹紧管道以避免泄漏，并确保流动相的高压不会将管道推出接头，而是紧贴接头底部。 由此可见，韧环是保证管路不动、流动相不泄漏的关键。 2.1 PEEK接头长期以来一直受到HPLC用户的青睐，主要是因为它易于安装和拆卸，而且通常不会锁住管路。 在HPLC系统中，PEEK接头一般只用在色谱柱的入口和柱后，可用于连接各种材质的管路。 图4A-4D为PEEK接头连接的详细操作。

图4A 将1/16英寸内径油管穿过PEEK连接器中间的孔，突出长度约为5-10mm（因不同品牌产品连接器的内管长度不同，所以这里突出更好的长度）

图 4B 将带有连接器的管子插入端口，确保管子延伸到端口底部，然后将连接器推向端口

图 4C 旋转 PEEK 接头，如果连接了联合/立柱，后者也可以旋转。 在拧紧接头的过程中，左手另外三指夹住管路，使管路紧紧压在接头底部，避免产生死体积。 假设接口固定在仪器（如流通池）上，那么可以用左手捏住管路，使其紧贴接口底部，右手旋转接头。 在管道无法转动之前，无法转动手紧接头。

图4D PEEK接头与色谱柱拧紧后的状态

当使用PEEK连接器时，无论使用何种管材，连接器与管子都不会锁死。 拆下连接器后，连接器可以在管材上滑动，连接不同深度的色谱柱接口时可以保证管材的安全。 截面和柱子之间没有间隙。 但PEEK接头的耐压能力不强，只能保证20MPa以内不渗漏。 如果压力超过这个压力，就要看操作者的力量了。 超压现象是油管被高压流动相挤出接头的韧环区，流动相从接头的孔中渗出而不是从螺纹处渗出。 PEEK接头和PEEK管材使用时，由于两者都容易变形，在拧紧接头的过程中，接头的韧环区域会因挤压而收缩，进而被韧尖的管子覆盖戒指会变薄。 这种轻微的挤压有利于更高的耐压性，并且 PEEK 接头在拆卸后仍然可以在管道上滑动。 但是，经过反复的安装和拆卸，韧性环和管道明显变细了（如图4E所示）。 这时接头很可能被卡在管道上，不能在管道上滑动，也不能转动。 这虽然可以稍微增加PEEK接头的耐压能力，但不能改变接头突出管路的长度，不能应用于其他深度的色谱柱接口。 另外，管道外径越细，内径也相应越细，更容易堵塞。 综合考虑，遇到这种情况，应将管路变形部位切除，换上新的接头。 PEEK接头与不锈钢管道配套使用时，基本不变形，可多次使用，无损坏，但耐压性能甚至低于PEEK接头+PEEK管道的组合。

图 4E PEEK 管重复使用后的变形

2.2 不锈钢接头与不锈钢管路配套使用时，不锈钢接头可承受不低于130MPa的压力，是液相色谱系统的极佳选择。 图5A-5F为不锈钢接头与接口的连接。

图5A 一组不锈钢接头接表阀接头，由螺丝（左）、支撑环（support ring）、韧环组成。 这三款产品都允许外径达 1/16" 的管道通过。

图5B 不锈钢接头在管道上的排列顺序。 螺丝在里面，支撑环在中间，韧环在外面。

图 5C 将带接头的管道插入端口，确保管道延伸到端口底部，然后将接头推向端口。

图 5D 手紧接头，如果连接了活接头/立柱，则后者也可以旋转。 在拧紧接头的过程中，左手另外三指夹住管路，使管路紧紧压在接头底部，避免产生死体积。 假设接口固定在仪器上（如阀门、柱温箱换热器），那么可以用左手捏住管路，使其紧贴接口底部，右手旋转接头。

图5E 用手拧紧后，金属接头不能牢牢夹住管路，需要用扳手拧紧。 接头端使用1/4英寸扳手，接口端视情况而定。 如果接口端牢固，可以使用扳手。 在扳手拧紧过程中，用手指轻轻按压油管，确保油管接触到连接底部。 在手紧状态下，用扳手拧紧约1/2圈（或使用1.5-3N*M扭力扳手）。

图5F 将接头从管道上拆下后，可以发现在支撑环和接口的挤压下，Tough环已经固定在管道上，可以移动螺丝，支撑环一般是可以活动的. 如果支撑环紧贴韧环不能移动，那么可能是这次的固定力太大了，如上图所示。 红色箭头区域为管道突出长度，与接口内部深度有关。 韧圈固定好后，下次接接口时就不用担心管路长度问题，但必须先用手拧紧，再用扳手固定。

不锈钢接头+不锈钢管的组合由于其无可比拟的耐压性，非常适用于HPLC系统的柱前连接，例如泵-压力传感器-混合器-进样器-柱温箱热交换器之间，以及在这些区域安装后，基本不需要再拆装，不锈钢接头的难操作性可以忽略不计。 与PEEK管件相比，这种管件连接柱子不太方便。 尤其需要注意的是，由于不同厂家的色谱柱接口深度不同，固定接头不能同时满足两根不同接口深度色谱柱的要求。 当突出管路过长时（如图6A所示），接头拧紧后，韧环外表面无法紧贴接头内侧，流动相就会泄漏。 如果继续拧紧螺丝，坚韧的环会继续被挤进去，最终达到密封，但接头将不再适合接口更深的柱子。 当突出的油管不够长时（如图 6B 所示），会在油管底部和接口处形成一个直径为 1/16 英寸的空腔。 该空腔会导致色谱峰变宽，危及柱效。 如果坚持使用不锈钢连接柱，最好每个品牌的柱子都配一根带预装接头的管子。

图6A 油管伸长过长时的内部情况。

图6B 管道延伸长度不足时的内部情况。

2.3 适用于色谱柱入口的可拆卸接头 图 7A 是一个快速连接接头，它包含外径为 1/16 英寸的管道。 管组件（图 7B）是定制的：一个长度为 21 毫米的管套管、一个弹簧和套管后面的 PEEK 适配器。 适配器卡在锁上，支撑弹簧抵住管套，使管线始终伸出很长的长度，不用担心扭动时管线达不到接口底部联合的。 用于密封的垫片采用聚酰亚胺+石墨材料，具有良好的耐磨性和抗变形性。 拧紧接头并拉下压力杆后，垫圈将具有足够的强度来紧贴管道而不是将其锁定。 在管道上。 接头适用于多种品牌的色谱柱，可承受超高压并提供零死体积。

图 7A 快速连接器

图 7B 用于快速连接接头的管道组件

下面是Quick Connect连接器的连接操作：

步骤 1. 让压力杆垂直于接头，用手拧紧蓝色螺母。 当遇到阻力时，旋转应停止。

第二步：按下压杆，垫片被压紧紧贴管道，可承受1300 Bar。

特别注意：用手拧蓝色螺母时，遇到阻力一定要停止转动，否则密封圈会卡住管套，造成管套长度不变。 正常时，用手按压突出的管路能感觉到弹力。 如果不及时，管道突出的距离会更长。

拆卸接头的顺序是：抬起压杆，然后松开蓝色螺母。 图 7C 是另一个称为快速转弯的关节。 该接头较小，内部有一个弹簧和卡扣，用于固定管套，使其从接头中伸出更长的长度。 因为快转里面有弹簧和卡子，所以不锈钢管上不需要弹簧和卡子，但是这个不锈钢管的套筒长度要求是21mm（如图7D）。

图 7C 快速转动连接器

图 7D 与快转接头配合的不锈钢管的管长度。 下面（图8A-8C）是Quick Turn连接器的安装方法：

图 8A 将不锈钢管穿过接头。 因为里面有卡扣和弹簧，所以在佩戴过程中会有轻微的阻力，用力按压即可。 当管套长时间外露时，将管子轻轻拉回。 如果能感觉到弹力，说明管道安装到位。 如果要取下管路，只需稍微用力将管路向后拉即可。 如果管路不突出或突出长度较短，则连接柱可能会泄漏。

图 8B 将带管的接头插入色谱柱端口。 旋转或立柱都可以，用手拧紧。 此时，它可以承受 600 Bar 的压力，这对于大多数应用来说已经足够了。

图8C 在手拧基础上用扳手拧90度，可承受1300 Bar压力用于锁定管套的密封圈，附录 1 如何获得平切的 PEEK 管？ 当 PEEK 管的末端被挤压（如图 4E 所示）或更换堵塞的 PEEK 管时，需要切割 PEEK 管。 均匀的切口是控制死体积的关键。 下面的操作是我能想到的最好的方法：

图 9A 切管器 (8710-1930)。 提起断头台，将1/16" OD PEEK管穿过标有红色圆圈的小孔。伸出足够长度后轻轻松开断头台，断头台和底座将夹住管道。

图9B 一只手握住管道，另一只手旋转切管器，切刀将围绕管道由外向内切割。 几圈后，管道被切断。

图 9C 具有平坦光滑切口的 PEEK 管。

附带 2 个快速连接器及其附件。

1. QuickConnect连接器组件（包括连接器、管道组件和管道另一端的不锈钢连接器，适合初次购买）

规格

零件号

不锈钢，0.0​​75 x 105 毫米

5067-5961

不锈钢，0.0​​75 x 150 毫米

5067-6163

不锈钢，0.0​​75 x 220 毫米

5067-6164

不锈钢，0.0​​75 x 280 毫米

5067-6165

不锈钢，0.12 x 105 毫米

5067-5957

不锈钢，0.12 x 150 毫米

5067-5958

不锈钢，0.12 x 220 毫米

5067-5959

不锈钢，0.12 x 280mm

5067-5960

不锈钢，0.17 x 105 毫米

5067-6166

不锈钢，0.17 x 150mm

5067-6167

不锈钢，0.17 x 220mm

5067-6168

不锈钢，0.17 x 280mm

5067-6169

选择原则：当色谱柱内径为4.6mm时，建议购买内径为0.17mm的色谱柱； 当色谱柱内径为3.0mm/2.1mm时，一般建议购买内径为0.12mm的色谱柱。

2. QuickConnect 管件（适用于维修管件）

快速连接 快速连接 LC 接头

（不包括管道组件和密封圈）

5067-5965

前垫圈

5043-0924

用于快速连接接头的管道组件（一根带有弹簧和卡扣的不锈钢管道）

不锈钢，0.0​​75 x 105 毫米

5500-1174

不锈钢，0.0​​75 x 150 毫米

5500-1175

不锈钢，0.0​​75 x 220 毫米

5500-1176

不锈钢，0.0​​75 x 250 毫米

5500-1177

不锈钢，0.0​​75 x 280 毫米

5500-1178

不锈钢，0.12 x 105 毫米

5500-1173

不锈钢，0.12 x 150 毫米

5500-1172

不锈钢，0.12 x 220 毫米

5500-1171

不锈钢，0.12 x 280mm

5500-1170

不锈钢，0.12 x 400mm

5500-1179

不锈钢，0.12 x 500mm

5500-1180

不锈钢，0.17 x 105 毫米

5500-1181

不锈钢，0.17 x 150mm

5500-1182

不锈钢，0.17 x 220mm

5500-1183

不锈钢，0.17 x 280mm

5500-1230

不锈钢，0.17 x 500mm

5500-1231

原接头管路破损时，建议从上表中选择相应的管路，同时购买密封圈。 当原接头管路被密封圈锁死需要维修时，建议购买相应规格的管路和密封圈。附3个快转接头及配件

Quick Turn LC 接头（带密封垫圈，不带管道）

5067-5966

前垫圈

5043-0924

与 Quick Turn 接头兼容的不锈钢管（管长 21 mm）

不锈钢，0.0​​75 x 105 毫米，带长套管

5500-1198

不锈钢，0.0​​75 x 150 mm，带长套管

5500-1232

不锈钢，0.12 x 105 毫米，带长套管

5500-1188

不锈钢，0.12 x 150 mm，带长套管

5500-1189

不锈钢，0.12 x 180 mm，带长套管

5500-1233

不锈钢，0.12 x 200 mm，带长套管

5500-1190

不锈钢，0.12 x 280 mm，带长套管

5500-1191

不锈钢，0.12 x 500 mm，带长套管

5500-1192

不锈钢，0.17 x 105 毫米，带长套管

5500-1193

不锈钢，0.17 x 150 mm，带长套管

5500-1194

不锈钢，0.17 x 180 mm，带长套管

5500-1234

不锈钢，0.17 x 200 mm，带长套管

5500-1195

不锈钢，0.17 x 280 mm，带长套管

5500-1196

不锈钢，0.17 x 380 mm，带长套筒

5500-1235

不锈钢，0.17 x 400 mm，带长套筒

5500-1236

不锈钢，0.17 x 500 mm，带长套管

5500-1197

不锈钢，0.17 x 700 mm，带长套筒

5500-1237

购买选项：首次购买时，购买一个 Quick Turn LC 连接器 (5067-5966) 和相应的管道。 在 3.0 mm/2.1 mm 处，内径为 0.12 mm"。当接头套圈锁定管路时，购买一个套圈 (5043-0924) 和相应的管路。当一根管线断裂时，只需购买一根相应的管线。

附带 4 个 PEEK 管

结语

在这篇文章之后，作者将不会专门讨论死体积的话题。 随后将通过系列文章介绍液相和液团的化学原理及相关解决方案的开发思路。 我希望它能写成一个宏伟而优秀的话题。