Flash色谱中，应该如何理解柱体积CV？

柱体积，简称CV，我们通常认为，柱体积的大小反应了具体色谱柱的分离效果和载样量，但是怎么才能更好的去理解柱体积这一概念呢？下面我们为大家做一些相关的解释和说明。

很多时候，我们会误以为柱体积是空色谱柱所能填装的体积大小，然后CV其实更重要的地方是在我们增大载样量的时候，发挥着至关重要的作用，它并不是代表空色谱柱的装填体积，而是填充完填料之后，色谱柱内部还剩余的体积大小，包括内部孔径缝隙和颗粒之间的外部空隙体积。两者结合之后，一个色谱柱的柱体积的大小可以占到整个空色谱柱体积的70%-80%。这也就表明了填料只占到色谱柱体积的20%-30%。

图1 ：填料颗粒的内部孔径缝隙和颗粒之间的外部空隙共同组成了整个柱体积

可能会有人疑惑就是柱体积的占比是一个百分比的范围，而并没有给出一个确切的值，这是因为每一种色谱填料，都自己各自的粒径和孔径大小，特别是对于应用最广泛的硅胶基质填料，要通过合成的方法来拿到，所以每一个彼此可能都会存在一些差异性，这样体积占比就会出现一个范围值。

色谱填料的生产供应商需要检测产品数据，使其能达到规定的范围之内。对于硅胶基质的填料的最主要的一个测试就是BET分析，包括表面积和孔隙度。在Biotage，我们会对每一批次的填料进行分析测试，以保证其能符合我们自身制定的规范和要求。最终反映给使用者的参数是测试和计算之后的一个平均值。

在Flash正相色谱中，大部分硅胶基质比表面积是500 m²/g，而孔径则为60?，通过比表面积和孔径大小的数值，我们可以推算出1g此类规格的硅胶会存在0.75mL的内部孔径缝隙。那么具体是如何换算的呢？下面我会给大家说明：

PD = (40,000 * PV)/SA

注：

PD = 孔径大小 (?)

PV = 内部孔径缝隙容积比 (mL/g)

SA = 比表面积 (m²/g)

40,000 = 单位转换常数

反推之：PV = (SA * PD)/40,000

带入相应数值后：PV = (500 m²/g * 60?)/40,000  

PV = 0.75 mL/g 

在知道了内部孔径缝隙容积之后，根据柱子的大小，我们很容易就可以推算出填满硅胶之后内部孔径缝隙容积的大小。例如，现在有一个PV为0.75 mL/g的10g的Flash色谱柱，那么这根柱子的内部孔径缝隙容积则为7.5mL，但这并不是柱体积的大小，因为柱体积还包含了颗粒之间的外部空隙。

在HPLC高压色谱柱中，间隙体积常数大约为0.4，而对对于干法装填的Flash色谱柱而言，我估计其间隙体积常数大约为0.45，因为颗粒密度略低于高压系统的3-10um粒径的颗粒填料。

引入了间隙体积常数后，我们可以通过公式：

CV = (填料质量 (g)* PV(mL/g))/(1 – 间隙体积常数)

CV = (10 g * 0.75 mL/g)/0.55 = 13.6 mL

可以发现，填料的孔径越大，柱体积会相应变大，从而间接的帮助提高柱效。

对于柱体积的熟悉和认知，可以非常好的帮助确认梯度选择以及溶剂消耗以及纯化时间。尤其是对于纯化制备的放大量生产，柱体积的加入可以帮助方法不变的情况下，直接进行放大，无需重新设置梯度和优化曲线。