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高效液相色谱分析法与气相色谱法有哪些区别呢及解决方案

时间:2020-05-02    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

高效液相色谱分析法与气相色谱法有哪些区别呢?

    高效液相色谱法与气相色谱法一样,都属于色谱法,具有选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快等特点。下面就两种色谱法的应用范围、仪器构造等不同点进行比较。

 

色谱.jpg

 

    一、气相与液相的概念

 

    气相

    气相色谱是一种物理的分离方法。利用被测物质各组分在不同两相间分配系数(溶解度)的微小差异,当两相作相对运动时,这些物质在两相间进行反复多次的分配使原来只有微小的性质差异产生很大的效果而使不同组分得到分离。

 

    液相

    高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上引用了气相色谱的理论。在技术上,流动相改为高压输送;色谱柱是以特殊的方法用小粒径的填料填充而成,从而,使柱效大大高于经典液相色谱(每米塔板数可达几万或几十万);同时,柱后连有高灵敏度的检测器可对流出物进行连续检测。


    二、应用范围

 

    气相

    有着分离能力好、灵敏度高、分析速度快、操作方便等特点。受技术条件的限制,沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难于应用气相色谱法进行分析,一般对500℃以下不易挥发或受热易分解的物质部分可采用衍生化法或裂解法。

 

    液相

    高效液相色谱法,只要求试样能制成溶液,而不需要气化,因此,不受试样挥发性的限制。对于高沸点、热稳定性差、相对分子量大(大于400以上)的有机物(些物质几乎占有机物总数的75%~80%)。原则上,都可应用高效液相色谱法来进行分离、分析。据统计,在已知化合物中能用气相色谱分析的约占20%,而能用液相色谱分析的约占70~80%。


    三、气相仪器构造

    由载气源、进样部分、色谱柱、柱温箱、检测器和数据处理系统组成。进样部分、色谱柱和检测器的温度均在控制状态。


    1.柱箱:

    色谱柱是气相色谱仪的心脏,样品中的各个组份在色谱柱中经过反复多次分配后得到分离,从而达到分析的目的,柱箱的作用就是安装色谱柱。由于色谱柱的两端分别连接进样器和检测器,因此,进样器和检测器的下端(接头)均插入柱箱。柱箱能够安装各种填充柱和毛细管柱并且操作方便。色谱柱(样品)需要在一定的温度条件下工作,因此,采用微机对柱箱进行温度控制,并且由于设计合理,柱箱内的梯度很小。

 

    对于一些成份复杂、沸程较宽的样品,柱箱还可进行三阶程序升温控制。且程序设定后自动运行无需人工干预,降温时还能自动后开门排热。


    2.进样器:

    进样器的作用是将样品送入色谱柱。如果是液体样品,进样器还必须将其汽化。因此,采用微机对进样器进行温度控制。

 

    根据不同种类的色谱柱及不同的进样方式,共有五种进样器可供选择:

    填充柱进样器

    毛细管不分流进样器附件

    毛细管分流进样器附件

    毛细管分流/不分流进样器

    六通阀气体进样器


    3.检测器:

    检测器的作用是将样品的化学信号转化为物理信号(电信号)。

 

    检测器也需要在一定的温度条件下才能正常工作,因此,采用微机对检测器进行温度控制。

    根据各种样品的化学物理特性,共有五种检测器可供选择:

 

    氢火焰离子化检测器(FID);

    热导检测器(TCD);

    电子捕获检测器(ECD);

    氮磷检测器(NPD);

    火焰光度检测器(FPD);


    4.数据处理系统:

    该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等操作,使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。


    四、高效液相仪器构造

    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组成。


    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.47~4.4×107Pa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。


    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,柱内装有直径为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60℃通过改善传质速度,缩短分析时间,就可增加层析柱的效率。


    4.检测系统

    高效液相色谱常用的检测器有紫外检测器、示差折光检测器和荧光检测器三种:


    (1)紫外检测器

    该检测器适用于对紫外光(或可见光)有吸收性能样品的检测。

    其特点:使用面广(如,蛋白质、核酸、氨基酸、核苷酸、多肽、激素等均可使用);灵敏度高(检测下限为10-10g/mL);线性范围宽;对温度和流速变化不敏感;可检测梯度溶液洗脱的样品。


    (2)示差折光检测器

    凡具有与流动相折光率不同的样品组分,均可使用示差折光检测器检测;糖类化合物的检测使用此检测系统。这一系统通用性强、操作简单,但是,灵敏度低(检测下限为10-7g/mL),流动相的变化会引起折光率的变化;因此,它既不适用于痕量分析,也不适用于梯度洗脱样品的检测。


    (3)荧光检测器

    凡具有荧光的物质,在一定条件下,其发射光的荧光强度与物质的浓度成正比。因此,这一检测器只适用于具有荧光的有机化合物(如,多环芳烃、氨基酸、胺类、维生素和某些蛋白质等。。。)的测定,其灵敏度很高(检测下限为10-12~10-14g/mL)痕量分析和梯度洗脱作品的检测均可采用。


    5.数据处理系统

    该系统可对测试数据进行采集、贮存、显示、打印和处理等操作,使样品的分离、制备或鉴定工作能正确开展。


    五、高效液相色谱与气相色谱法优点和不足分析

    只有20%样品可不经化学处理而能满意地用气相色谱分离,80%的有机化合物要用高效液相色谱分析。


    气相色谱中流动相是惰性的,它对组分没有作用力,仅起运载作用、而高效液相色谱的流动相不仅起运载作用,而且流动相对组分有一定亲合力,可以通过改变流动相种类和组成提高分离的选择性;另外,可作流动相的化合物多,选择余地广。

 

    与气相色谱相比,高效液相色谱仪的另一个优点是:样品的回收比较容易,只要开口容器放在柱子末端,就可以很容易地将所分离的各组分收集。回收是定量的,可以用来提纯和制备具有足够纯度的单一物质。

 

    高效液相色谱不足的是,日前,检测器的灵敏度不及气相色谱。必须特别注意“柱外效应”对柱效率及色谱分离的影响。


    以上内容由捷配仪器仪表网小编为您整理提供,希望能帮到您,祝您工作学习愉快

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高效液相色谱仪之输液泵故障解决方案

  高效液相色谱(HPLC)作为一种分离技术和方法,目前已经发展到一个全新的阶段。高精度的输液泵,应用广泛的色谱分离柱,低噪音、高灵敏度的各种检测器和功能强大的数据处理软件系统的出现,都推动了液相色谱技术的迅猛发展。液相色谱仪正以它分辨率高、分析速度快和应用广泛的优点倍受仪器分析工作者的青睐,广泛地应用于医药卫生、环境监测、食品检测等领域。

  1、高效液相色谱仪的基本工作原理

  高效液相色谱仪如图1所示,是由溶液贮器、高压泵、进样系统、色谱分离柱、检测器和数据处理系统几部分组成。

  高压泵从溶液贮器中抽走流动相,流经整个仪器系统,形成密闭的液体流路。样品通过进样系统注入色谱分离柱,在柱内进行分离。柱流出液进入检测器,使已被分离的组分逐一被检测器收集,并将响应值转变为电信号后经放大被数据处理系统记录色谱峰,通过数据处理系统对记录的峰值进行存储和计算[1]。

  液相色谱仪是依靠色谱柱进行分离的。研究证明:物质的色谱过程是指物质分子在相对运动的两相(液相和固相)中分配“平衡”的过程。液相色谱是以具有吸附性质的硅胶颗粒为固定相,各种洗脱液为流动相。当液体样品在载体流动相的推动下,在液-固两相间作相对运动时,由于各组分在两相中的分配系数(K)不同,则使各自的移动速度不同,即产生差速迁移。各组分在两相间经过多次分配,从而达到使混合物分离的目的。

  2、输液泵的常见故障及对策:

  输液泵/高压泵是保证HPLC系统流路畅通、流量精确和压力稳定的重要仪器部件,目前多用往复式恒流柱塞泵,主要由柱塞杆、密封垫圈和两个单向阀组成,用马达带动凸轮驱动柱塞杆作吸液和排液的往复运动。常分为单柱塞泵、并联柱塞泵、串联柱塞泵和柱塞隔膜泵等类型。流动相混合方式分为低压混合和高压混合。常见泵的故障主要有以下几种,并提供解决的办法。

  2.1单向阀故障 由于球与阀座密封不严,液体倒流,造成压力不稳,甚至球与阀座粘在一起阻死。密封不严主要是污染或气泡引起,球与阀座粘连也是由于污染和磨损造成。

  为避免单向阀中的宝石球和阀座被污染,流动相应使用HPLC级的溶剂,并且配好的流动相一定要用0.45u滤膜过滤和脱气。如果泵被微粒污染,可分别用水、甲醇、异丙醇、二氯甲烷依次冲洗。冲洗时应打开泄液阀,最后再用所用的溶液冲洗整个系统。

  气泡进入阀中会紧贴在阀体的一侧,使宝石球难返回到阀座,引起倒流,泵的压力和流速会明显改变。此时,应立即打开泄液阀,大流量(2ml/min)冲洗泵,直至排除液为直线型。因为甲醇可润湿泵内壁,挤出气泡,故也可使用脱过气的甲醇冲洗泵。长期不用的泵或新装的泵头应该用甲醇赶气泡。泵进气泡也可在泵头上排气泡,即用扳手固定住进气泡的泵头,拧开输出管道的压帽,手动泵送液,可见到气泡从孔中挤压出来,直至无气泡排出将压帽拧紧。

  采取上述办法仍不能使压力稳定,应考虑是否密封垫坏了?或单向阀磨损、球不光滑等,需更换部件。

  2.2泵垫圈故障泵垫圈常见的故障是渗漏和垫圈受损污染系统。液相色谱系统一般情况下不要使用强酸强碱溶液,因为这会损坏密封垫和柱塞杆。密封垫圈与运动着的柱塞杆紧密接触,可使柱塞在泵头自由运动而流动相不漏出来,它是液相色谱系统中最易磨损的部件。有条件的实验室可三个月更换一次垫圈,防止泵系统污染。如果用缓冲盐作流动相则更会加速垫圈的磨损,应及时冲洗。当垫圈损坏时,表现为:泵压力不稳、泵头漏液。一旦出现这个现象,应尽快更换新垫圈。

  为避免上述故障的发生,我们在分析工作中应注意以下几点:

  ① 使用超纯水(18MΩ.cm)、纯度级别较高的试剂和色谱级溶剂配制流动相;

  ② 配好的流动相一定要抽滤脱气,即便仪器有在线脱气装置,也可以在上机前进行抽滤。真空抽滤既过滤颗粒也脱了气泡,非常有效。

  ③ 泵在起动前一定要通过泄液阀抽净泵里的空气。

  ④ 用缓冲盐洗脱时,分析结束后一定要用水冲洗泵和整个流路系统,不要让腐蚀性溶液滞留泵中,最后用有机溶剂充满系统。

  3、色谱分离柱的使用与维护

  在前述仪器工作原理部分,我们已经指出,液相色谱仪的分离是在色谱分离柱中实现的。我们目前工作中多采用反相色谱柱,如何保护好分离柱减少柱的污染是延长柱寿命的关键。

  3.1怎样维护好色谱分离柱

  加保护柱(预柱)是保护分离柱的有效办法。保护柱是根内装填料与分离柱性质相近的短柱,接在分离柱之前,或代替流路过滤器。保护柱的作用是收集和阻塞分离柱口的化学垃圾,这些垃圾如果直接进入分离柱会逐渐堆积在柱头,最终降低柱效能。保护柱是消耗品,如分析血浆样品,一般分析50个样品后需更换新柱芯。

  避免高压冲击分离柱。一般色谱柱都能承受得起高压,但经不住突然变化的高压冲击,这将改变柱床体积,影响柱效。引起高压冲击的原因主要有:进样器的样品阀的缓慢转动、泵启动太快、柱切换等操作。用手动进样阀时的压力变化不大,自动进样阀由于切换较慢,可能会造成压力冲击。

  合理选择分离柱。我们知道,选择色谱分离柱主要根据两点,一是根据待测组分的分子量的大小;二是根据流动相条件,包括PH值、离子强度和溶剂极性等。传统硅胶基质的键合相柱要求流动相PH值在3-7之间,极端PH值(>8)的流动相能溶解硅胶,使键合相流失。而目前利用先进的杂化颗粒技术研制的高纯硅胶颗粒填料(如Waters公司的XTerra色谱柱),集硅胶和多孔聚合物填料的优点为一体,使有机硅烷单元取代了相当一部分占据颗粒内部和表面位置的硅羟基,使这种新型填料具有分辨率高、稳定性强、PH范围宽(1-12)的优势,其性能突破了传统高效液相色谱柱的极限。所以一定要根据分析的对象、流动相的条件选择合适的分离柱,茫然时可向公司的技术人员咨询。

  定期冲洗分离柱。每次分析工作结束时,冲洗完缓冲盐后,最后要过度到用强溶剂冲洗柱子,如可用色谱纯甲醇、乙腈冲洗反相C18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柱子,在一定程度上可恢复柱效。

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高效液相色谱仪峰面积差别很大的解决方法

  高效液相色谱仪分析中进样基线很好,保留时间能锁定,压力也稳定,但是峰面积差别很大,大概有2倍的差别,这种情况出现的原因可能是多方面的,建议采用以下方法解决:

  1、调换一根新色谱柱,如果情况一样,则排除柱子的原因。

  2、将在线过滤器拆下,用超声波清洗,如果结果一样,说明与在线过滤器无关。

  3、考虑是不是进样阀有问题或者定量环堵。建议多进几针样品,看是否有规律,如果没有规律,应检查一下进样器的其他部位,如果是进样器系统出现问题,应尽快解决之。

  4、对进样器清洗一下,清洗干净后先进一针空白,再进样,看看结果如何,如果有明显减少,那可能是进样器污染,有样品残留在进样阀体内,在切换的过程中被流动相带入色谱柱。

  5、考虑样品溶液是否均匀。建议同一个浓度连续进样5次,看一下结果如何变化,有没有规律;如果是样品溶液不均匀,可以再搅拌一下。

  6、考虑光源是不是正常。

  7、考虑浓度是否在线性范围内。有时候定量时浓度太高或太低都会产生较大的分析误差。

  8、考虑取样方式是否正确,每次取样后是否对针头外面的附着液进行清除。

  9、高效液相色谱仪的计算机软件编制可能存在问题。对比可以适当改变软件。

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