高效液相色谱仪适宜于分离、分析高沸点、热稳定性差、有生理活性及相对分子量比较大的物质,因而广泛为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中针对这种精密而又运用广泛的科学仪器。
下面我们来聊一聊基线。HPLC常见的基线问题主要有基线漂移以及基线噪音。
基线漂移
线漂移基线漂移是色谱工作者普遍遇到的问题。一般说来,机器刚起动时,基线容易漂移,大概要30min的平衡时间,如果用了缓冲溶液、缓冲盐,或者在低波长下(220nm)平衡时间相对会比较长,仍然发现基线漂移,原因可能有以下几种:
1、柱温波动
控制好柱子和流动相的温度,检查是否有打开的窗户或空调对着柱温箱。
2、流通池被污染或有气体
用甲醇或其他强极性溶剂冲洗流通池(尽量断开柱子)。如有需要,可以用1N的硝酸(不要用盐酸)。
3、紫外灯能量不足
更换新的紫外灯
4、流动相污染、变质或由低品质溶剂配成。检查流动相的组成,使用高品质的化学试剂及HPLC级的溶剂。
基线噪音
对于紫外检测器,氘灯光源打开后要预热30min以上,基线才能稳定。噪声是指与被测物无关的检测器输出信号的随机扰动变化,分短期噪声和长期噪声两种。
基线噪音(规则的)
产生基线噪音的原因有:在流动相、检测器或泵中有空气;漏液;流动相混合不完全;温度影响(柱温过高,检测器未加热);在同一条线上有其他电子设备;泵振动。
了避免基线噪音,在正式进样之前,需要对流动相脱气;冲洗系统以除去检测器或泵中的空气;检查管路接头是否松动;泵是否漏液;是否有盐析出和不正常的噪音,如有必要,更换泵密封;用手摇动使溶剂混合均匀或使用低粘度的溶剂减少差异或加上热交换器;有其他电子设备时断开LC、检测器和记录仪,检查干扰是否来自于外部,加以更正;泵振动时在系统中加入脉冲阻尼器。
基线噪音(不规则的)
(1)漏液:检查接头是否松动,泵是否漏液,是否有盐析出和不正常的噪音。如有必要,更换密封,检查流通池是否漏液。
(2)流动相污染、变质或由低质溶剂配成:检查流动相的组成。
(3)流动相各溶剂不相溶:选择互溶的流动相。
(4)检测器/记录仪电子元件的问题:断开检测器和记录仪的电源,检查并更正。
(5)系统内有气泡:用强极性溶液清洗系统;检测器内有气泡,清洗检测器,在检测器后面安装背景压力调节器。
(6)流通池污染(即使是极少的污染物也会产生噪音):用硝酸清洗流通池;
(7)检测器灯能量时不足更换灯;
(8)色谱柱填料流失或阻塞:更换色谱柱。
(9)流动相混合不均匀或混合器工作不正常:维修或更换混合器,在流动相不走梯度时,不建议使用泵的混合装置。
高效液相色谱仪操作步骤如下:
1)过滤流动相,根据需要选择不同的滤膜.
2)对抽滤后的流动相进行超声脱气10-20分钟。
3)打开hplc工作站(包括计算机软件和色谱仪),连接好流动相管道,连接检测系统。
4)进入hplc控制界面主菜单,点击manual,进入手动菜单。
5)有一段时间没用,或者换了新的流动相,需要先冲洗泵和进样阀。
6)调节流量,初次使用新的流动相,可以先试一下压力,流速越大,压力越大,一般不要超过2000。
7)设计走样方法。
8)进样和进样后操作。
9)关机时,先关计算机,再关液相色谱。
10)填写登记本,由负责人签字。
11)流动相均需色谱纯度,水用20m的去离子水。
12)柱子是非常脆弱的,第一次做的方法,先不要让液体过柱子。
13)所有过柱子的液体均需严格的过滤。
14)压力不能太大,可以不要超过2000psi。
高效液相色谱是色谱法的一个重要分支,以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。
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。
高效液相色谱仪主要有进样系统、输液系统、分离系统、检测系统和数据处理系统,下面将分别叙述其各自的组成与特点。
1.进样系统一般采用隔膜注射进样器或高压进样间完成进样操作,进样量是恒定的。这对提高分析样品的重复性是有益的。
2.输液系统该系统包括高压泵、流动相贮存器和梯度仪三部分。高压泵的一般压强为l.47~4.4X107Pa,流速可调且稳定,当高压流动相通过层析柱时,可降低样品在柱中的扩散效应,可加快其在柱中的移动速度,这对提高分辨率、回收样品、保持样品的生物活性等都是有利的。流动相贮存错和梯度仪,可使流动相随固定相和样品的性质而改变,包括改变洗脱液的极性、离子强度、PH值,或改用竞争性抑制剂或变性剂等。这就可使各种物质(即使仅有一个基团的差别或是同分异构体)都能获得有效分离。
3.分离系统该系统包括色谱柱、连接管和恒温器等。色谱柱一般长度为10~50cm(需要两根连用时,可在二者之间加一连接管),内径为2~5mm,由"优质不锈钢或厚壁玻璃管或钛合金等材料制成,住内装有直径为5~10μm粒度的固定相(由基质和固定液构成).固定相中的基质是由机械强度高的树脂或硅胶构成,它们都有惰性(如硅胶表面的硅酸基因基本已除去)、多孔性(孔径可达1000?)和比表面积大的特点,加之其表面经过机械涂渍(与气相色谱中固定相的制备一样),或者用化学法偶联各种基因(如磷酸基、季胺基、羟甲基、苯基、氨基或各种长度碳链的烷基等)或配体的有机化合物。因此,这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。例如,在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素(PSA)后,就可以把成纤维细胞中的一种糖蛋白分离出来。
另外,固定相基质粒小,柱床极易达到均匀、致密状态,极易降低涡流扩散效应。基质粒度小,微孔浅,样品在微孔区内传质短。这些对缩小谱带宽度、提高分辨率是有益的。根据柱效理论分析,基质粒度小,塔板理论数N就越大。这也进一步证明基质粒度小,会提高分辨率的道理。再者,高效液相色谱的恒温器可使温度从室温调到60C,通过改善传质速度,缩短分析时间,就可增加层析柱的效率。