懂这些就能轻松解决高效液相色谱仪故障了!

2019年06月12日 标签:

一、概述

化工行业属于基础性行业,在国民经济中的应用极其广泛,化工实验室研发人员更是遍布各行各业。化工实验室研发人员职业有着广阔的发展前景,因为我们的生活中充满着各种化学产品,从橡胶的生产到塑料的发明,从化妆品到涂料。新的化学产品还在不断涌现,化学工艺的发展不会就此停歇。作为化工实验室研发人员,还有很多产品等着我们去创造与完善。作为化工实验室研发人员,不仅要熟悉新产品的合成工艺,也要了解新产品的分析检测手段以及检测设备常见故障的排除,才能更高效地在实验室从事研发工作。懂这些就能轻松解决高效液相色谱仪故障了!

高效液相色谱仪

二、高效液相色谱仪简介

高效液相色谱仪系统由贮液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。贮液器中的流动相被高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相,被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数,在两相中做相对运动时,经过反复多次的吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别,被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检测器时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪,数据以图谱形式打印出来。


三、高效液相色谱仪的“公敌”

液相色谱在使用过程中难免会遇到各种问题,在此,我们把液相在使用过程中出现频率最高的问题称为液相色谱的“公敌”。


1、“公敌”简介

气泡,在液相色谱的使用过程中,被提及最多的一个名词,它会带来一系列的问题,例如压力波动、基线噪音等问题,它绝对是早期液相色谱工作者的眼中钉、肉中刺—“头号公敌”。


2、“公敌”的产生

1、众所周知,液体对于气体是有一定的溶解度的。液体的压力越高,对气体的溶解度越好。所以,当一瓶未开封静置的可乐,你是看不到气泡的,因为气泡都溶解在里面了。当你开启瓶盖,直接的影响就是瓶子里面的压力降低了,对气体的溶解度变小,所以气体就析出变成一个个的小气泡。


3、喝过啤酒或者碳酸饮料的人都有这样的经历,当你摇晃瓶子,然后瞬间把瓶盖开启,啤酒或碳酸饮料瓶中会喷出大量泡沫,摇晃的越剧烈,喷射的越猛,不难看出,溶解气体的液体在振荡和运动过程中,也容易让气泡析出。


4、上学的时候,化学课上,我们曾经怀疑过一个问题:把一升甲醇倒进一生纯水里面,它的体积是不是两升?当我们亲自试验后,就排除了这个疑问,而且我们可以明显看到,当两种液体混合的时候,会有大量的气泡冒出,体积也小于两升。

综上所述,溶解在液体中的气体,在遇到环境压力变低、震荡和运动以及两种液体混合的时候,都有利于气泡的析出。


5、“公敌”的危害

对于液相色谱,泵是必不可少的,液相色谱泵的功能,是将流动相以稳定的流速通过色谱柱,对想要分析的化合物进行洗脱。对于泵,稳定性是至关重要的。如果流动相在系统里面的混合和运动过程中,有气泡出来,问题也就接踵而至。假设泵本来应该输出1ml/min的流动相,里面出现一点气泡,体积就会发生变化,而且气泡的可压缩性很强,体积还容易忽大忽小,流速也就不准确、也不再稳定。


气泡的存在还会对检测器产生危害,检测器位于色谱柱出口,流动相从色谱柱末端出来,会有一个压力的骤降,如果之前液体的压力有100bar,那么到了流通池内,压力也只有10bar左右。而压力的降低会使流动相中气体的溶解度降低,从而导致气泡的产生,导致检测器基线不稳。


气泡的另一个影响与流动相中所溶解的气体有关,假如流动相里面溶解的是空气,主要含有氮气和氧气。一般来说,氮气比较稳定,但是氧气比较活泼,它极有可能会跟某些样品发生反应,造成样品的降解。特别是当你想要分析的样品里面含有一些荧光基团,想要用荧光检测器来检测的话,流动相里溶解的氧气会跟样品的荧光基团反应,造成荧光淬灭,从而导致检测器无法检测到该化合物。


综上所述,气泡的危害主要是造成泵的流量不准、基线噪音和可能会与样品反应而影响检测。


6、“公敌”的消除

早期的氦吹脱气是当时业界标准,但是其成本高,操作不便。后来又出现了抽真空脱气和超声脱气,他们对很多应用来说,算是不错的脱气方法,但是这些仍不能阻挡气泡时不时就冒出来,给我们制造各种小麻烦。直到在线真空脱气机的出现,才使这一麻烦迎刃而解。


在线脱气的原理:流动相通过真空腔内的一段半透膜的管路,半透膜上面的小的孔道可以让气体分子透过而液体分子无法透过,这样流动相里面溶解的气体分子就被外面的真空泵从管道里面吸出来,经过脱气的流动相继续输送到泵。


四、高效液相色谱仪常见故障及解决方案

液相色谱仪在使用的过程中,可能会出现的故障:

1、流动相脱气不充分;

2、流动相供给不畅;

3、流动相和贮液器被污染。


五、解决方案:

1、流动相脱气不充分,对流动相进行再脱气,采用更有效的脱气方法(如通氮气保护)或两种方法配合使用,改变系统内混合为系统外低压预混合。


2、流动相供给不畅,可能的原因是流动相已接近用完,管路吸入气体引起泵压力不稳,应经常观察贮液器中流动相的量,加足流动相的量保证所有的样品分析完毕;输液管路上安装沉子沉至瓶底,贮液器盖上留一小孔正好夹住进液管,使其不能上下移动;过滤器阻塞会引起管道和泵腔空化,也会使压力不稳;当过滤器被微粒所阻塞或长霉时,去掉过滤器后系统会运转正常,换上新过滤器即可;如果换上新过滤器仍然不畅,那就需要检查流动相的制备过程,或者换大孔径的过滤器,流动相都要重新过滤。流速过高、阻力大,造成空化现象,这是由于过滤器孔径、管道内径、流速和溶剂黏度等引起的。出现这种情况时,可尝试用下列方法解决:

1)改用低流速;

2)换大孔径的过滤器;

3)增加进液管路内径;

4)抬高或加压贮液器;

5)临时不用入口过滤器(流动相确保做好过滤);

其它问题,包括渗漏或接头松动、低压混合器过滤器阻塞、泵部件损坏(密封垫等),都能引起流动相供液不正常,注意检查排除。


3、贮液器或流动相被污染,会出现一些问题:产生有规则的噪音增大、检测器基线上升等现象。流动相中的污染物可能会被泵以稳定的浓度打入系统,而后再以稳定的浓度流出来,所以在色谱图中不出多余的峰。


不干净的贮液器会污染清洁的流动相,每种流动相要备有专用的贮液器,或者定期报废贮液器,都是良好的工作习惯。流动相污染源来自这几个方面:试剂质量不高,玻璃器皿不合格,微生物的影响,配制流动相时操作不当等,因此要求用高纯度化学试剂和HPLC级溶剂,一旦发现试剂有问题应坚决报废掉。


玻璃器皿应按规定清洗干净,为防止生长微生物,每天要按前述的方法清洗系统;怀疑系统内生长了微生物时,可用稀硝酸冲洗(注意不要损坏柱和管路系统),在缓冲液内加生长抑制剂(0.04%叠氮钠)或冷藏缓冲液;每天用0.2μm的过滤器过滤缓冲液,也会有效地防止微生物污染系统;真空脱气时要防止泵油带入流动相;应该用清洁的惰性塞子、搅捧、过滤器和玻璃器皿配制流动相;已经污染的色谱仪流动相一定要废弃掉。


六、总结

懂这些就能轻松解决高效液相色谱仪故障了!仪器设备的良好运行离不开平时的规范操作和正确的维护保养,熟悉仪器设备的基本操作,了解仪器设备的维护保养方法,是每一个化工实验室研发人员必须具备的基本实验素养,具备了这些基本实验素养后,才能保证化工实验室研发项目顺利、安全、高效地进行。


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