液相色谱仪是一种常用的分析仪器,主要由高压输液泵、进样系统、温度控制系统、色谱柱、检测器、信号记录系统等部分组成,被广泛用于生物医学、环境化学、石油化工等领域中。
1、柱压高原因
(1)缓冲液盐分如(乙酸铵等)沉积于柱内;
(2)样品污染沉积。处理对于第一种情况先用40~50℃的纯水,低速正向冲洗柱子,待柱压逐渐下降后,相应提高流速冲洗,柱压大幅度下降后,用常温纯水冲洗,之后用纯甲醇冲洗柱子30分钟;对于第二种情况,由样品的沉积引起污染的C18柱,和纯水反向冲洗柱子,然后换成甲醇冲洗,接着用甲醇+异丙醇(4+6)冲洗柱子(冲洗时间的长短由样品污染的情况而定),再用换成甲醇冲洗,然后用纯水冲洗,最后甲醇冲洗正向冲洗柱子30分钟以上。
2、气泡溢出
流动相内有气泡,关闭泵,打开泄压阀,打开purg键,清洗脱气,气泡不断从过滤器冒出,进入流动相,无论打开purge键几次,都无法清除不断产生的气泡。原因过滤器长期沉浸于乙酸铵等缓冲液内,过滤器内部由于霉菌的生长繁殖,形成菌团,阻塞了过滤器,缓冲液难以流畅地通过过滤器,空气在泵的压力作用下经过滤器进入流动相。处理过滤器浸泡于5%硝酸溶液中,超声清洗几分钟即可;亦可将过滤器浸泡于5%硝酸溶液中12~36小时,轻轻震荡几次,再将过滤器用纯水清洗几次,打开泄压阀,打开purge键清洗脱气,如仍有气泡不断从过滤器冒出,继续将过滤器浸泡于5%硝酸溶液中,如没有气泡不断从过滤器中冒出,说明过滤器内部的霉菌菌团已被硝酸破坏,流动相可以流畅地通过过滤器。打开泄压阀,打开泵,流速调至1.0~3.0ml/min,纯水冲洗过滤器1小时左右。即可将过滤器清洗干净。关闭泄压阀,纯甲醇冲洗半小时即可。
3、既无压力指示,又无液体流过
(1)泵密封垫圈磨损;
(2)大量气泡进入泵体。处理对于第一种情况,更换密封垫圈;对于第二种情况,在泵作用的同时,用一个50ml的玻璃针筒在泵的出口处帮助抽出空气。
4、压力波动大,流量不稳定
原因系统中有空气或者单向阀的宝石球和阀座之间夹有异物,使得两者不能密封。处理工作中注意观察流动相的量,保证不锈钢滤器沉入储液器瓶底,避免吸入空气,流动相要充分脱气。如为单向阀和阀座之间夹有异物,拆下单向阀,放入盛有丙酮的烧杯用超声波清洗。
5、出峰不佳,峰分叉
(1)色谱柱被污染;
(2)柱头填料塌陷。处理对于第一种情况,先用纯水反向冲洗柱子,然后换成甲醇冲洗,接着用甲醇+异丙醇(4+6)冲洗柱子(冲洗时间的长短由样品污染的情况而定),再换成甲醇冲洗,然后用纯水冲洗,最后甲醇冲洗正向冲洗柱子30分钟以上。如冲洗后依然出峰不佳,则考虑第二种情况。对于第二种情况,拧开柱头,检查柱填料是否硬结或塌陷。去除硬结部分(污染的填料),装入新填料,滴一滴甲醇,填料下陷,再填,用与柱内径相同的顶端平滑的不锈钢杆压紧,再填平,滴甲醇,再压紧反复几次,直至装满填平。柱头用甲醇冲洗干净,擦净柱外壁的填料,拧紧柱头,用纯甲醇冲洗30分钟以上。
1、氘灯外罩污染:不要用手直接接触氘灯外罩,手上含有的油脂类物质会阻碍氘灯的光源的发射光,导致读数偏低。一旦不小心用手直接接触到了氘灯,在氘灯安装之前可用异丙醇对氘灯做清洁工作。
2、氘灯的开关频率:频繁的开关及过长时间的开灯等都会对灯的寿命产生影响,一般氘灯点亮后须要30分钟左右的稳定时间。特别注意的是在氘灯刚刚关闭时要等其冷却之后才能再次开启。因为氘灯如果在未冷却状态时被打开,很可能造成灯丝整体结构的烧坏。
3、避免剧烈物理震荡:如灯是亮着的话,很可能将灯丝弄坏甚至是弄断。(因为当氘灯点亮时其温度有2700K度,此时灯丝几乎是液态的。)
4、可更换氘灯的信号:
a、灯的外壳边缘看不见蓝色的光线。(肉眼可见);
b、石英外套变黑。(灯关时进行检查,冷却并更换);
c、之前分析方法中从未出现过的非线形现象(光的吸收率不为线形);
d、在正常设置情况下基线漂移严重;
e、正常进样时不出峰。
色谱-质谱联用技术,结合色谱及质谱的技术,是目前分离和鉴定的重要的分析方法之一。
其中液相色谱-质谱仪应用更为广泛,液相色谱除了能分析一般的化合物,还能分析气相色谱不能分析的强极性、热不稳定性、难挥发的化合物。
液相色谱质谱仪由色谱仪、接口、质谱仪、电子系统、记录系统和计算机系统六大部分组成,是一种高端的检测仪器,仪器的良好工作状态是检测准确度的一个重要影响因子。
为了保证仪器有一个良好的状态,保证检测结果的可靠性,需要正确合理的使用和维护仪器。
下面以质谱仪为例,从仪器进样系统、色谱柱系统、质谱系统等各个系统的日常维护保养进行详细阐述;
并对使用过程中容易遇到的问题进行分析,提出解决方法。
液相部分的维护
开机注意事项
要求使用220V单相交流电。如发生断电,不管任何原因造成的,首先关闭仪器面板左下角的开关,等待供电恢复10分钟以上再开启电源,否则有可能烧毁电路板。
仪器运行时需提供纯度>99%的氮气作为喷雾与干燥气,输出压力为0.6~0.7MPa。
实验开始前先检查液氮罐液体存量是否充足。
仪器开机时,确认电源已经连接而且气振阀处于关闭,打开仪器总电源,随后将前面板左下方的电源按键按下,真空泵即开始工作。
大约2~3分钟后,仪器内置的系统启动完毕,可以开启Mass hunter软件与仪器通讯。
等待四极杆温度达到100℃,高真空达到4×10-5Torr之后,即可进行调谐或开始实验。
在仪器开始抽真空时,请不要打开前级泵上的气振阀,否则可能因为回油污染真空腔体内部。
流动相的要求
每次开机前,保证超纯水和流动相的新鲜,泵的各个管路不应余留上次残留的溶剂。
流动相需符合HPLC与LC-MS要求等级,流动相中尽量加易挥发的盐,尽量不使用表面活性剂之类;
否则容易导致离子抑制,表面活性剂产生的加合物和离子簇会干扰质谱数据。
如果遇到离子抑制,可以把样品峰往后推或者改变提取方法,或者考虑用APCI源。
尽量不使用无挥发性的缓冲剂,例如,磷酸缓冲剂等,磷酸盐及其他不挥发缓冲盐在离子源会沉淀并堵塞毛细管等。
另外液质不能承受过大流速。溶剂瓶避免阳光直射。
样品的要求
保证样品的清洁,进样前尽量使用0.22m的滤膜滤过,避免样品太脏而堵塞色谱柱或离子源的毛细管;
样品溶剂必须是色谱纯,应该和流动相比例一致;进样浓度不宜太高,因为太高浓度的样品容易污染灵敏度高的仪器,进而影响检验结果。
由于液质的流速较小(ESI一般为0.2mL/min),所以配置样品的溶剂强度不能太大;
尽量小于起始比例,否则,会出现保留时间偏移、峰形扭曲等问题。
进样系统的维护
对于液相色谱来说,无论是手动进样还是自动进样,都是使用六通阀进样的。
进样装置要求:密封性好,死体积小,重复性好,保证中心进样,进样时对色谱系统的压力、流量影响小样。
六通阀使用及维护注意事项:
①样品溶液进样前必须用0.45m滤膜过滤,以减少微粒对进样阀的磨损。
②转动阀芯时不能太慢,更不能停留在中间位置,否则流动相受阻,使泵内压力剧增;
甚至超过泵的限值压力;再转到进样位时,过高的压力将使柱头损坏。
③为防止缓冲盐和样品残留在进样阀中,每次分析结束后应冲洗进样阀。
通常可用水冲洗,或先用能溶解样品的溶剂冲洗,再用水冲洗。
注意:溶剂入口过滤芯为消耗品,尤其不可以使用超声清洗,可以使用稀硝酸浸泡,然后用水冲洗至中性,以重复使用。
色谱柱系统的维护
在色谱操作过程中,需要注意下列问题:
①色谱柱的选择会直接影响混合物中组分的分离,所以一定要选用合适的色谱柱,在使用新柱前要在自己的液相色谱仪上进行性能测试,即使用色谱柱附带的检验报告上测试条件和样品来测定该色谱柱的柱效,并且在以后的使用中,应时常对色谱柱进行测试。
②柱子在使用过程中,不能碰撞、弯曲或强烈震动;避免压力和温度的急剧变化,机械震动和温度的突然变化都会影响柱内的填充状况;柱压的突然升高或降低也会冲动柱内填料,因此在调节流速时应该缓慢进行。
③当柱子和色谱仪联结时,阀件或管路一定要清洗干净,样品前处理对于柱子使用寿命影响甚大,进样样品要提纯过滤并且严格控制进样量,可以使用保护柱。
④注意色谱柱的pH值使用范围,不能高温下过长时间使用硅胶键和相;每天分析工作结束后,都要用适当的溶剂来清洗柱子。若分析柱长期不使用,应用适当有机溶剂保存并封闭。
质谱部分的维护
质谱部分的维护一般可以按照以下日程进行:
每天冲洗样品通路、清洁喷雾式;每周检查粗真空泵油的液面;更换粗真空泵油,检查软管、软线和电缆;
清空排污瓶可以每半年进行一次;另外在日常的试验中,根据试验需要清洁机壳,更换喷雾针,清洁或更换整个毛细管、分离器及透镜。
重要的是每天冲洗系统和清洁喷雾室。毛细管和第一级锥孔要尽可能洁净。
6个月更换机械泵油,需要时更换电子倍增器。
锥孔的清洁维护
定期清洗一级锥孔,一般两周清洗一次,若进样数量较大,则尽量一周清洗一次,根据样品数量多少及时清洗。
清洗时将离子源温度降到室温,注意关闭阻断阀,旋开固定锥孔的两个螺丝,取下锥孔滴甲酸数滴,浸润几分钟,在甲醇:
水为50:50溶剂中超声清洗15分钟,切记:避免手触碰到锥孔尖以免影响灵敏度。
长期进行一级锥孔的清洗,可相应减少较为复杂的二级锥孔、六级杆等的清洗,这些清洗相对复杂;
在进行相关部件清洗时避免用棉花等擦拭关键部位,避免残留的毛绒纤维干扰仪器的灵敏度。
粗真空泵的维护
真空泵包括需油的回转泵及无油的涡旋泵,真空泵需注意观察润滑油是否出现浑浊或缺油的情况,及时更换润滑油。
泵的油面宜在2/3处,泵长期运作时每周需要拧开灰色震气阀按钮进行半小时震气,使油内的杂物排出,油雾过滤器中的油放回到泵中;
然后再拧紧该旋钮,如果发现油的颜色变深或液面降至1/2以下,需及时更换并保存更换记录,注意专油专用;
无油涡旋泵,也需定期维护,一般半年到一年时更换叶端密封,每天需要震气。
其他附属设备维护
①每天实验完成之后,使用1:1异丙醇—水溶液清洗或擦洗离子源。注意清洗离子源时请勿将溶液喷入毛细管入口。
②当电喷雾喷针被堵塞,针尖破损或观察到偏离轴的喷射时,就需要更换或调整。
③检查毛细管,铂金涂层变透明时需要更换,注意检查毛细管时需要放真空,毛细管两端的铂金涂层不能用砂纸打磨。
④数据系统,需定期备份硬盘数据,进行归类整理。定期重新启动机器,将内存区域导入闪存,保证数据系统的稳定。
质谱仪的校准工作,一般宜6个月校准一次。注意短时间内温度的急剧变化,其会影响质量轴的偏离。
常见色谱故障
压力过高
压力过高的原因有很多,但总体来讲就是一个原因,管路堵塞。
所以当出现压力高时候就要分段来检查哪一段发生堵塞,检查柱子进口过滤芯是否被污染;
PURGE阀过滤芯是否被污染或色谱柱被污染,检查管路,尤其是针座毛细管,检查进样器旋转密封阀或者进样针及针座有否堵塞。
压力过低
压力过低总体来讲一个原因就是漏液问题,可能是管路泄露或者泵头密封垫老化;
主动阀、四元出口阀或单向出口阀失灵,另外还要考虑是否色谱柱失效造成固定相流失、溶剂或者流速的改变等因素。
注意压力传感器之前的某些部件地方堵塞也会造成压力过低。
压力波动
液相泵的压力波动可以从ripple值看出,1200/1260一般ripple值小于2%。
如果液相泵的压力不稳定,会影响质谱TIC基线的稳定,并呈规律性变化。造成压力波动常见的原因就是泵内有气泡。
综上所述,使用液相色谱-质谱仪联用仪器的工作人员,在熟练掌握仪器操作基础上;
应了解各个组成部分的性能,在日常使用中累积经验,从小处着手做好日常维护保养工作。
如此,才能保证仪器的良好状态,很大程度降低使用维护成本;
确保分析结果的准确可靠性,并能降低仪器耗损率,延长使用寿命。