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  • 面對故障的HPLC,如何快速解決

    欄目:行業(yè)資訊 發(fā)布時(shí)間:2023-11-23
    高效液相色譜作為一種高精密儀器,如果在使用過(guò)程中不按照正確方式操作的話(huà),就容易導致一些棘手的小問(wèn)題。其中最常見(jiàn)的就是柱壓?jiǎn)?wèn)題、漂移問(wèn)題、峰型異常問(wèn)題。因此面對故障的色譜儀,如何快速解決?
    高效液相色譜作為一種高精密儀器,如果在使用過(guò)程中不按照正確方式操作的話(huà),就容易導致一些棘手的小問(wèn)題。其中最常見(jiàn)的就是柱壓?jiǎn)?wèn)題、漂移問(wèn)題、峰型異常問(wèn)題。因此面對故障的色譜儀,如何快速解決?

    【高效液相色譜儀系統液相色譜儀主要由貯液瓶、泵、進(jìn)樣器、柱子、柱溫箱、檢測器、數據處理系統組成。對于整個(gè)系統而言,柱子、泵和檢測器是核心部件同時(shí)也是易出問(wèn)題的主要部位 

    柱壓?jiǎn)?wèn)題

    柱壓?jiǎn)?wèn)題是使用高效液相色譜過(guò)程中需要密切注意的地方,柱壓的穩定與色譜圖峰形的好壞、柱效、分離效果及保留時(shí)間等密切相關(guān)。所謂柱壓穩定并不是指壓力值穩定于一個(gè)恒定值而是指壓力波動(dòng)范圍在345kPa 以?xún)然蛟?0PSI之間(在使用梯度洗脫時(shí),柱壓平穩緩慢的變化是允許的)。壓力過(guò)高、過(guò)低都屬于柱壓?jiǎn)?wèn)題。



    壓力過(guò)高

    這是高效液相在使用中最常見(jiàn)的問(wèn)題,指的是壓力突然升高,一般有以下幾個(gè)原因:
    (1)一般都是由于流路中  有堵塞的原因。此時(shí),我們應該分段進(jìn)行檢查。
    a.首先斷開(kāi)真空泵的入口處,此時(shí)PEEK管里充滿(mǎn)液體,使PEEK管低于溶劑瓶,看液體是否自由滴下,如果液體不滴或緩慢滴下,則是溶劑過(guò)濾頭堵塞。處理方法:用30%的硝酸浸泡半個(gè)小時(shí),在用超純水沖洗干凈。如果液體自由滴下,溶劑過(guò)濾頭正常,再檢查。
    b.打開(kāi)Purge閥,使流動(dòng)相不經(jīng)過(guò)柱子,如果壓力沒(méi)有明顯下降,則是過(guò)濾白頭堵塞。處理方法:將過(guò)濾白頭取出,用10%的異丙醇超聲半個(gè)小時(shí)。如果壓力降至100PSI以下,過(guò)濾白頭正常,再檢查。
    c.把色譜柱出口端取下,如果壓力不下降,則是柱子堵塞。處理方法:如果是緩沖鹽堵塞,則用95%的水沖至壓力正常。如果是一些強保留的物質(zhì)導致堵塞,則要用比現在流動(dòng)相更強的流動(dòng)相沖至壓力正常。假如按上面的方法長(cháng)時(shí)間沖洗壓力都不下降,則可考慮將柱子的進(jìn)出口反過(guò)來(lái)接在儀器上,用流動(dòng)相沖洗柱子。這時(shí),如果柱壓仍不下降,只有換柱子入口篩板,但一旦操作不甚,很容易造成柱效下降,所以盡量少用。問(wèn)題無(wú)法解決可考慮更換色譜柱。
    (2)流速設定不正確:可重新設定正確流量。
    (3)流動(dòng)相配比不正確:不同配比的流動(dòng)相其黏度系數不相同,較高黏度的流動(dòng)相相應的系統壓力也大,如果可能可更換黏度較小的溶劑或重新設定配比。
    (4)系統壓力零點(diǎn)漂移:調節壓力傳感器的零點(diǎn)。



    壓力過(guò)低

    (1)一般是由于系統泄漏,處理方法:尋找各個(gè)接口處,特別是色譜柱兩端的接口,把泄漏的地方旋緊即可。拆下柱子加適當力擰緊或襯四氟薄膜。

    (2)泵里進(jìn)了空氣,但此時(shí)表現的往往是壓力不穩,忽高忽低,更嚴重一點(diǎn)會(huì )導致泵無(wú)法吸上液體。處理方法:打開(kāi)Purge閥,用3~5ml/min的流速沖洗,如果不行,則要用專(zhuān)用針筒在排空閥處借住外力將氣泡吸出。

    (3)無(wú)流動(dòng)相流出:檢查儲液瓶中有無(wú)流動(dòng)相,沉子是否浸在流動(dòng)相中,泵是否運行。

    (4)參比閥未關(guān)閉:將流速降低后關(guān)閉參比閥。一般降至0.1~0.2mL/min后關(guān)閉參比閥。

    圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ),侵刪

    基線(xiàn)問(wèn)題




     基線(xiàn)漂移

    基線(xiàn)漂移是色譜工作者普遍遇到的問(wèn)題,在實(shí)際工作中,我們經(jīng)常能遇到基線(xiàn)漂移的情況,特別是在梯度洗脫的時(shí)候,基線(xiàn)漂移是常有的事。一般說(shuō)來(lái),機器剛起動(dòng)時(shí),基線(xiàn)容易漂移,大概要30min的平衡時(shí)間,如果你用了緩沖溶液或緩沖鹽,還有就是在低波長(cháng)下(220nm)平衡時(shí)間相對會(huì )比較長(cháng),但如果你在實(shí)驗過(guò)程中發(fā)現基線(xiàn)漂移,則你要考慮

    下面的原因:

    (1)柱溫波動(dòng) 控制好柱子和流動(dòng)相的溫度,檢查是否有打開(kāi)的窗戶(hù)或空調對著(zhù)柱溫箱。  即使是很小的溫度變化都會(huì )引起基線(xiàn)的波動(dòng)。  通常影響示差檢測器、電導檢測器、較低靈敏度的紫外檢測器或其它光電類(lèi)檢測器。  控制好柱子和流動(dòng)相的溫度,在檢測器之前使用熱交換器。

    (2)流通池被污染或有氣體 用甲醇或其他強極性溶劑沖洗流通池(最好斷開(kāi)柱子)。如有需要,可以用1N的硝酸(不要用鹽酸)。

    (3)紫外燈能量不足 更換新的紫外燈

    (4)流動(dòng)相污染、變質(zhì)或由低品質(zhì)溶劑配成。檢查流動(dòng)相的組成,使用高品質(zhì)的化學(xué)試劑及HPLC級的溶劑。




     基線(xiàn)噪音

    對于紫外檢測器, 氘燈光源打開(kāi)后要預熱30 min以上, 基線(xiàn)才能穩定。噪聲是指與被測物無(wú)關(guān)的檢測器輸出信號的隨機擾動(dòng)變化, 分短期噪聲和長(cháng)期噪聲兩種。
    氘燈用的過(guò)久, 接近壽命期時(shí)( 氘燈的壽命約1 000 h) , 會(huì )使基線(xiàn)噪音明顯增加, 應及時(shí)更換氘燈。除光源外, 流路中的氣泡也會(huì )產(chǎn)生噪音。對于判斷基線(xiàn)噪聲增大是由于光源燈的老化還是來(lái)自流路中的氣泡的問(wèn)題, 可將泵關(guān)上, 繼續走基線(xiàn), 如果噪聲立即停止, 基線(xiàn)呈一條直線(xiàn), 說(shuō)明基線(xiàn)噪聲來(lái)自流動(dòng)相中的氣泡, 應設法排氣; 若停泵后仍有噪音出現, 應考慮是燈的問(wèn)題。
    基線(xiàn)噪音(規則的)
    產(chǎn)生基線(xiàn)噪音的原因有:在流動(dòng)相、檢測器或泵中有空氣;漏液;流動(dòng)相混合不完全;溫度影響(柱溫過(guò)高,檢測器未加熱);在同一條線(xiàn)上有其他電子設備;泵振動(dòng)。
    了避免基線(xiàn)噪音,在正式進(jìn)樣之前,需要對流動(dòng)相脫氣;沖洗系統以除去檢測器或泵中的空氣;檢查管路接頭是否松動(dòng);泵是否漏液;是否有鹽析出和不正常的噪音,如有必要,更換泵密封;用手搖動(dòng)使溶劑混合均勻或使用低粘度的溶劑減少差異或加上熱交換器;有其他電子設備時(shí)斷開(kāi)LC、檢測器和記錄儀,檢查干擾是否來(lái)自于外部,加以更正;泵振動(dòng)時(shí)在系統中加入脈沖阻尼器。
    基線(xiàn)噪音(不規則的)
    (1) 漏液:檢查接頭是否松動(dòng),泵是否漏液,是否有鹽析出和不正常的噪音。如有必要,更換密封,檢查流通池是否漏液。
    (2) 流動(dòng)相污染、變質(zhì)或由低質(zhì)溶劑配成:檢查流動(dòng)相的組成。
    (3) 流動(dòng)相各溶劑不相溶:選擇互溶的流動(dòng)相。
    (4) 檢測器/記錄儀電子元件的問(wèn)題:斷開(kāi)檢測器和記錄儀的電源,檢查并更正。
    (5) 系統內有氣泡:用強極性溶液清洗系統;檢測器內有氣泡,清洗檢測器,在檢測器后面安裝背景壓力調節器。
    (6) 流通池污染(即使是極少的污染物也會(huì )產(chǎn)生噪音) :用硝酸清洗流通池;
    (7) 檢測器燈能量時(shí)不足更換燈;
    (8) 色譜柱填料流失或阻塞:更換色譜柱。
    (9) 流動(dòng)相混合不均勻或混合器工作不正常:維修或更換混合器,在流動(dòng)相不走梯度時(shí),不建議使用泵的混合裝置。

    保留時(shí)間

    保留時(shí)間的漂移往往由柱老化引起,而柱老化不可能引起保留時(shí)間的無(wú)規律波動(dòng)。事實(shí)上,保留時(shí)間漂移的多半原因是由于不同機理的色譜柱老化,如固定相流失(例如通過(guò)水解),色譜柱污染(由樣品或流動(dòng)相所致)等。保留時(shí)間漂移的幾種最常見(jiàn)的原因和解決方法如下:



     色譜柱平衡

    如果觀(guān)察到保留時(shí)間漂移,首先應考慮色譜柱是否已經(jīng)平衡。在每一次運行之前給予足夠的時(shí)間平衡色譜柱。通常平衡需要10~20個(gè)柱體積的流動(dòng)相,但如果在流動(dòng)相中加入少量添加劑(如離子對試劑)則需要相當長(cháng)的時(shí)間來(lái)平衡色譜柱。流動(dòng)相污染也可能是原因之一。溶于流動(dòng)相中的少量污染物可能慢慢富集到色譜柱上,從而造成保留時(shí)間的漂移。應注意:水是很容易污染的流動(dòng)相成分。



     固定相穩定性

    固定相的穩定性都是有限的,即使在推薦的pH范圍內使用,固定相也會(huì )慢慢水解。例如,硅膠基質(zhì)在pH4時(shí)水解穩定性最好,水解速度與流動(dòng)相類(lèi)型和配體有關(guān)。雙官能團配體和三官能團配體比單官能團配體的鍵合相要穩定;長(cháng)鏈鍵合相比短鏈鍵合相穩定;烷基鍵合相比氰基鍵合相穩定的多。經(jīng)常清洗色譜柱亦會(huì )加速色譜柱固定相的水解。其他硅膠基質(zhì)鍵合相在水溶液環(huán)境中也可以發(fā)生水解,如氨基鍵合相等。



     色譜柱污染

    保留時(shí)間漂移的另一個(gè)常見(jiàn)原因是色譜柱污染。HPLC色譜柱是非常有效的吸附性過(guò)濾器,它可以過(guò)濾并吸附流動(dòng)相攜帶的任何物質(zhì)。
    污染源可以是:流動(dòng)相本身,流動(dòng)相容器,連接管、泵、進(jìn)樣器和儀器密封墊,以及樣品等。通常通過(guò)實(shí)驗可判斷污染的來(lái)源。樣品中如果存在色譜柱上保留很強的組分,就可能是使保留時(shí)間漂移的潛在根源。這些根源通常是樣品基質(zhì),如:配藥中的賦形劑,生化樣品(如血清)中的蛋白及類(lèi)脂類(lèi)化合物,食品樣品中的淀粉,環(huán)境水樣中的腐殖酸等。
    通常樣品中的強保留組分具有較高的分子量,在此情況下,保留時(shí)間漂移的同時(shí)或其后會(huì )有反壓的增加,可以通過(guò)使用固相提取( SPE)等樣品前處理方法來(lái)去除樣品基質(zhì)的影響,避免色譜柱污染最簡(jiǎn)單的方法是防患于未然。
    相比之下,找到問(wèn)題的所在并設計有效的清洗步驟以去除污染物要困難的多。通常使用在給定色譜條件下的強溶劑,但并非所有污染物都可以在流動(dòng)相中溶解。如THF可去除反相色譜柱中的許多污染物,但蛋白在THF中就不能溶解, DMSO常常用于去除反相色譜柱中的蛋白。使用保護柱是個(gè)非常有效的方法。反沖色譜柱僅是不得已時(shí)采用的辦法。



     流動(dòng)相組成

    流動(dòng)相組成的緩慢變化也是保留時(shí)間漂移的常見(jiàn)原因。如流動(dòng)相中易揮發(fā)組分的揮發(fā)及循環(huán)使用流動(dòng)相等,應防止流動(dòng)相由于蒸發(fā)、反應等等原因造成的變化。
    保留時(shí)間重現是液相性能好壞的一個(gè)重要標志,同一種東西,兩次的保留時(shí)間相差不要超過(guò)15s,超過(guò)了半分鐘可看做保留時(shí)間漂移,就無(wú)法進(jìn)行定性。

    峰型異常問(wèn)題

    峰型問(wèn)題是液相的主要問(wèn)題,在做液相過(guò)程中,我們就是要變換不同的條件來(lái)改善不好的峰型,對于各種各樣的異常峰,要區別對待,從主要問(wèn)題出發(fā),一個(gè)一個(gè)加以解決。




     色譜圖中未出峰

    系統未進(jìn)樣或樣品分解;泵未輸液或流動(dòng)相使用不正確;檢測器設置不正確;針對以上情況成因作相應調整即可。



     一個(gè)峰或幾個(gè)峰是負峰

    流動(dòng)相吸收本底高;進(jìn)樣過(guò)程中進(jìn)入空氣;樣品組分的吸收低于流動(dòng)相。



     所有峰均為負峰

    信號電纜接反或檢測器輸出極性設置顛倒;光學(xué)裝置尚未達到平衡。




     所有峰均為寬峰

    系統未達到平衡;溶解樣品的溶劑極性比流動(dòng)相差很多;色譜柱尺寸及類(lèi)型選擇不正確;色譜柱或保護柱被污染或柱效降低;溫度變化造成的影響。




     所出峰比預想的小

    樣品黏度過(guò)大;進(jìn)樣品故障或進(jìn)樣體積誤差;檢測器設置不正確.定量環(huán)體積不正確;檢測池污染;檢測器燈出現問(wèn)題。



     出現雙峰或肩峰

    進(jìn)樣量過(guò)大;樣品濃度過(guò)高;保護柱或色譜柱柱頭堵塞;保護拄或色譜柱污染或失效;柱塌陷或形成短通道。




     前伸峰

    進(jìn)樣量或樣品濃度高,溶解樣品的溶劑較流動(dòng)相極性強;保護柱或色譜柱污染或失效。

    ①柱溫低:升高柱溫;②樣品溶劑選擇不恰當:使用流動(dòng)相作為樣品溶劑;③樣品過(guò)載:降低樣品含量;④色譜柱損壞:更換柱子。




     拖尾峰

    柱超載,降低樣品量;增加柱直徑采用較高容量的固定相;峰干擾,對樣品進(jìn)行清潔過(guò)濾;調整流動(dòng)相;硅羥基作用,加入三乙胺,用堿致鈍化柱增加緩沖液或鹽的濃度降低流動(dòng)相pH值;柱內燒結不銹鋼失效,更換燒結不銹鋼;加在線(xiàn)過(guò)濾器,對樣品進(jìn)行過(guò)濾;死體積或柱外體積過(guò)大,將連接點(diǎn)降至最低;盡可能使用內徑較細的連接管;柱效下降,更換柱子;采用保護柱,對柱子進(jìn)行再生。




     出現平頭峰

    檢測器設置不正確;進(jìn)樣體積太大或樣品濃度太高。




     出現鬼峰

    進(jìn)樣閥殘余峰,可能為上次樣品的殘余。在每次進(jìn)完樣后用充足的時(shí)間來(lái)平衡和清洗系統;樣品中存在未知物,改進(jìn)樣品的預處理;流動(dòng)相污染,更換新流動(dòng)相,盡可能現配現用,隔夜的流動(dòng)相再次使用時(shí)要過(guò)濾;盡可能使用HPLC級試劑;流路中有小的氣泡,打開(kāi)Purge閥,加大流速排除。



     峰分叉

    ①保護柱或分析柱污染:取下保護柱再進(jìn)行分析,如果必要更換保護柱。如果分析柱阻塞,拆下來(lái)清洗。如果問(wèn)題仍然存在,可能是柱子被強保留物質(zhì)污染,運用適當的再生措施。如果問(wèn)題仍然存在,入口可能被阻塞,更換篩板或更換色譜柱。②樣品溶劑不溶于流動(dòng)相改變樣品溶劑,如果可能采取流動(dòng)相作為樣品溶劑。




     峰變形

    樣品過(guò)載,減少樣品載量。




     早出的峰變形

    樣品溶劑選擇不恰當 ①減少進(jìn)樣體積 ②運用低極性樣品溶劑




     早出的峰拖尾程度大于晚出的峰

    柱外效應 

    ①調整系統連接(使用更短、內徑更小的管路) ②使用小體積的流通池




     酸性或堿性化合物的峰拖尾

    緩沖不合適

    ①使用濃度50~100 mM的緩沖液②使用Pka等于流動(dòng)相pH值的緩沖液




     額外的峰

    (1)樣品中有其他組分:正?,F象;

    (2)前一次進(jìn)樣的洗脫峰:①增加運行時(shí)間或梯度斜率②提高流速;

    (3)空位或鬼峰:①檢查流動(dòng)相是否純凈 ②使用流動(dòng)相作為樣品溶劑 ③減少進(jìn)樣體積。

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    小結

    以上內容只是對液相色譜中出現的常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析,當然在我們實(shí)際應用當中還會(huì )遇到更多的其它問(wèn)題,在故障排除時(shí)要遵守以下原則:一次只改變一個(gè)因素,確定假定因素與問(wèn)題之間的聯(lián)系;如果通過(guò)更換組件來(lái)排查故障時(shí)要注意將拆下的完好組件裝回原位,避免浪費;養成良好的記錄習慣,這是成功進(jìn)行故障排除的關(guān)鍵??傊?,在使用高效液相色譜時(shí)一定要注意樣品的前處理與儀器的正確操作和保養。


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