液相色谱法是分析化学中发展比较快、应用广泛的一种分析方法,特别是高效液相色谱仪已经成为生命科学、材料科学、环境科学等方面必不可少的重要检测方法。现代科学技术的发展使得分析对象越来越复杂,分析要求越来越高,液相色谱的强大功能使其成为新世纪中解决生命科学、材料科学、环境科学等复杂体系发现难题的较为有力的技术和方法。
高效液相色谱仪是在经典液相色谱的基础上,引入气相色谱的理论和技术而发展起来的。在高效液相色谱中,流动相与组分之间有一定的亲和力,分离过程的实现是组分、流动相和固定相三者间相互作用的结果,分离不但取决于组分和固定相的性质,还与流动相的性质密切相关,一般情况下,高效液相色谱仪的分析可在室温下进行,由于采用颗粒极细的固定相,柱内压降很大,加上流动相黏度高,因此必须采用高入口压,以此来维持一定的流动相线速。高效液相色谱仪对于挥发性低、热稳定性差、分子量大的物质特别有利,它在医药、生化等方面具有非常重要的作用。
色谱柱的常见问题:
1.色谱柱污染:
目前,基层实验室多采用反相色谱柱,要减少色谱柱的污染较为有效的办法是要纯化样品。凡是样品纯化得越干净,色谱柱的寿命就越长;反之,只有提取没有纯化的样品,色谱柱柱效就会大幅下降。一般来说,要提取纯化好的样品,可以的方法是用流动相溶解样品,这样,一方面能减少色谱图中的溶剂峰干扰,另一方面也能检查样品在流动相中的溶解性。如果样品进样后在流动相中沉淀,会堵塞进样器和柱头,甚至样品分解,出现鬼峰。如果出现样品与流动相不溶要设法改变溶解条件,可更换样品溶剂,或改进样品纯化处理的方法,或滤过去除不溶性物质。
2.色谱柱阻塞与对策
如果配有保护柱,应先去掉保护柱进行分析。如果色谱柱阻塞,可进行反冲洗。如果问题仍然存在,色谱柱可能被强保留的污染物损坏,建议使用恰当的再生程序。如果问题仍然存在,可能是进口阻塞,更换入口处的筛板或更换色谱柱。如果必要,亦可更换色谱柱。
3.严格清场
清洗的过程是延长色谱柱寿命的关键,每次分析工作结束时,要做好清场工作。如果流动相是缓冲盐,先用5%甲醇水冲洗30 min以上;如果流动相是离子对,先用50%甲醇水冲洗30 min以上;如果流动相是酸性溶剂,先用纯水冲洗30 min以上,流速0.5 mL#min-1,最后过度到用色谱甲醇冲洗色谱柱,目的是冲去吸附在柱上的强保留组分。如果用甲醇-水为流动相也应这样冲洗色谱柱,在一定程度上可恢复柱效。
液相色谱仪出现进样阀引起的样品残留峰时,可以做如下操作:
进样空白溶液注射会产生前一次样品溶液注射的峰,首先冲洗针管。然后按照样品分析的方式采用部分充填或完全充填方式注射空白溶液。
1、如果波峰消失,是由于针管被前一种样品溶液污染。在进样时随着注射器的插入针管被带入定量环。冲洗步骤已对针管进行了清洁。解决办法是如果污染再次出现,确认针的插入方式是否正确,对针管进行定期冲洗。
2、如果波峰仍存在,是在放空管处有前一次注射残留下的样品溶液,在注射前被虹吸入定量环。放空管调整不当时就会在进样时产生这种现象,且注射器不在针管中。解决办法是将放空管调整至于针管同一水平位置。手柄保持在进样位置,直到要进行下一次注射,并在切换至取样位置前进行冲洗。
3、如果对放空管进行调整后峰依然存在,就要排除进样阀以外可能导致残留的因素。冲洗针管:用0.1mL~1mL的流动相及针管清洁器,当手柄处于进样位置时才可进行冲洗,液体就可以绕过定量环,直接流出放空管。这样可以对针管在全长度内进行完全清洁,包括导针、管道和针密封。清洁器能够做到这样是因为将导针前段密封住了。而完全插入的针无法对上述任一部分进行清洁。
在例行操作中,将手柄切换至进样位置后,拔出注射器,手柄位置不变以确保流动相对定量环进行连续冲洗。一般不需要在每次注射后都进行冲洗,必要时可在进行下一次分析前冲洗。通常每注射10次或20次后进行冲洗就可以了。这样,使针管内充满液体,液体对进样阀进行清洗并稀释样品溶液的污染。
液相色谱仪的应用,可用于高沸点、热稳定性差以及具有生理活性物质的分析。一般来说,沸点在450℃以下,相对分子质量小于450的有机物可用液相色谱仪分析,但这些物质只占有机物的15%~20%,其余的80%~85%有机物原则上都可采用高效液相色谱仪分析。
色谱柱的使用和维护,色谱柱的正确使用和维护十分重要,稍有不慎就会降低柱效、缩短使用寿命甚至损坏。
在色谱操作过程中,需要注意下列问题,以维护色谱柱。调节流速太快,避免压力和温度的急剧变化及任何机械震动。温度的突然变化或者使色谱柱从高处掉下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,在阀进样时阀的转动不能过缓。
反冲色谱柱,一般说来色谱柱不能反冲,只有生产者指明该柱可以反冲时,才可以反冲除去留在柱头的杂质。否则反冲会迅速降低柱效,预柱和保护柱,选择使用适宜的流动相(尤其是pH),以避免固定相被破坏。
有时可以在进样器前面连接一预柱,分析柱是键合硅胶时,预柱为硅胶,可使流动相在进入分析柱之前预先被硅胶“饱和”,避免分析柱中的硅胶基质被溶解。
避免将基质复杂的样品尤其是生物样品直接注入柱内,需要对样品进行预处理或者在进样器和色谱柱之间连接一保护柱。保护柱一般是填有相似固定相的短柱。保护柱可以而且应该经常更换。
液相色谱仪的基本结构,由输液系统、进样系统、分离系统、检测系统和数据处理系统等组成。
工作原理,利用混合物各组分在固定相和流动相中溶解、分配或吸附等化学作用性能的差异,使各组分在作相对运动的两相中反复多次受到上述各作用力而达到相互分离。
从液相色谱仪工作流程中看到,色谱柱是实现分离的核心部件,要求柱效高、柱容量大和性能稳定。柱性能与柱结构、填料特性、填充质量和使用条件有关。
色谱填料:经过制备处理后,用于填充色谱柱的物质颗粒,通常是5-10粒径的球形颗粒。
色谱柱管:内部抛光的不锈钢管。典型的液相色谱分析柱尺寸是内径4.6mm,长250mm。
色谱柱:也称固定相,是将色谱填料填充到色谱柱管中所构成的,色谱柱的填充,干法填充:在硬台面上铺上软垫,将空柱管上端打开垂直放在软垫上,用漏斗每次灌入50-100mg填料,然后垂直台面墩10-20次。
湿法填充:又称淤浆填充法,使用专门的填充装置。
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