高效液相色谱以它定量分析结果准确、分析周期短、分析范围广及分析检测限低等优势,在食品添加剂、药物成分分析等多领域得到了广泛的应用。
本文就液相色谱仪在实际操作时应注意的事项及维护做了简单介绍。
主要部件介绍
输液系统
输液系统主要包括在线脱气装置、高压输液泵、梯度洗脱装置。在线脱气装置主要功能是流动相在进入柱子前排除气泡。高效液相色谱柱的填料颗粒小,通过2~5mm的色谱柱受到的流动阻力很大,因此需要通过高压输液泵抽取流动相输送至色谱柱。
高压泵按输液性能可分为恒压、恒流泵。按机械结构可分为:液压隔膜泵、气动放大泵、螺旋注射泵和往复柱塞泵。
进样器
进样器是将分析样品送入色谱柱的装置,分为手动、自动进样器两种。手动进样器一般配有20~100μL的定量环。
色谱柱
色谱柱以液体为流动相,以广义的固相为固定相来进行分析样品的分离工作。
色谱柱按照分离模式大致可以分为正相色谱柱和反相色谱柱。
检测器
检测器是将色谱柱分离出样品的物理或化学特性转换为可以测量的电信号,通过色谱图记录下来,由色谱图中的峰形状判断分离效果,依据标物、分析样色谱图的出峰时间、峰面积分别对样品进行定性定量分析。
维护及使用注意事项
1.开关机操作注意
分析准备工作做好后,依次打开稳压电源、高压输液泵、柱温箱、检测器,待各部件自检结束,打开连接仪器的电脑,启动工作软件。分析工作结束后,关闭工作软件,再依次关闭检测器、柱温箱和高压输液泵。
2.对流动相的要求
为保证液相色谱仪器的正常使用,所有流动相必须是色谱级的,且经过过滤杂质、排除气泡后装入干净的流动相贮存瓶中待用。
(1)流动相的物理化学性能要求
对分析物要有足够的溶解能力,以利于提高检验的灵敏度;流动相的黏度要小,以保证合适的柱降压;流动相的沸点要低,以利于制备分离时样品的回收;流动相的PH值一般应在2~7.5;使用期限不得超过2天,否则产生细菌污染管路。
(2)流动相的过滤
流动相在使用前都必须经过滤,以除去杂质微粒。同时要定期清洗吸滤头,以防杂质通过其进入流动相。应依据其是否是水溶性选择水膜或有机膜(0.45μm或0.22μm),使用溶剂过滤装置,通过真空泵抽气过滤。
(3)流动相的脱气
流动相必须预先脱气,否则易产生气泡,影响泵的工作。此外,溶解在流动相中的氧能与某些有机溶剂形成有紫外吸收的络合物,提高背景吸收,会在梯度洗脱时造成基线漂移或形成鬼峰。
常有的脱气方法有在线真空脱气法、超声波脱气法、抽真空脱气法三种。
3.色谱柱的维护及使用注意事项
所有分析样品zui好把pH值调节到适合色谱柱的pH值范围内。进样要避免超负荷,这是保持色谱柱性能持久良好的重要方法之一。
手动进样器进样的话,进样时动作要快速准确。分析物成分复杂时,要在色谱柱前加色谱保护柱以保护色谱柱。
每次分析工作开始时,要对色谱柱进行平衡,用含10%流动相中的有机溶剂的水溶液进行排气和冲洗色谱柱和管路,冲洗30分钟左右,将色谱柱中的纯有机溶剂替换掉,然后再用至少10倍柱体积的流动相平衡色谱柱,直至基线平衡后方可进样。
每次分析工作结束后,一定要立即用一定量的水溶液彻底冲洗色谱柱中的缓冲盐液,再用对被测物洗脱能力强的溶剂来冲洗色谱柱,冲洗时间不能小于1小时,洗脱溶剂的用量至少为柱体积的20倍。
若不及时冲洗色谱柱,杂质长时间积累在其中,易堵塞色谱柱,降低柱效性能。
长期这样,会加速减少色谱柱使用寿命。色谱柱4天以上不使用,应从仪器上取下,用封头螺帽把两头紧紧密封。色谱柱保存时注意不要强烈震动、碰撞。
4.高压输液泵的维护及使用注意事项
每次分析工作结束后,都应及时清洗泵。当有缓冲盐做流动相时,缓冲盐与有机溶剂互相交换前一定要用5%的甲醇水溶液清洗泵,防止盐在有机相中结晶损坏泵中各组件。
缓冲盐溶液的浓度不要过高,要控制在5%以下,否则高浓度的缓冲盐会磨损密封垫和活塞,降低其使用寿命。长时间使用高浓度的缓冲盐,必须用10%的异丙醇色谱级溶液清洗泵,从而保护柱塞和密封垫。
输液泵工作前要设置工作压力范围,正常工作压力一般不要超过30Mpa,否则经常高压会使密封环变形,产生漏液。平时分析工作要养成记录压力的好习惯,这样如果工作压力超过平时正常压力的10%~15%,就应及时查找原因。
5.紫外检测器的维护及使用注意事项
紫外检测器有一定的使用寿命,所以平时应尽量减少氘灯的使用时间,在柱平衡进行一大半之后,在走基线之前,打开检测器光源;分析结束后即可关闭检测器光源。
要保持检测器四周环境清洁,实验室尽量少开窗户,定期地面进行吸尘工作,防止检测器工作时由于静电吸附灰尘颗粒覆盖在光学元件上。
检测器池内存在气泡就会产生噪音,噪音会干扰定量分析,所以流动相须充分脱气后再使用。
应定期清洗流通池。如观察到流通池内部无气泡或脏物,应清洗流通池。通过注射器用异丙醇等有机溶剂冲洗池内,以清洗透镜。如是含有缓冲盐的溶剂作流动相,应在使用异丙醇冲洗前用水替换池中原先有的溶剂。
在我们平常的工作当中,液相色谱柱的正确使用和维护十分重要,液相色谱柱使用是否得当,直接影响液相色谱柱的寿命,稍有不慎就会降低柱效、缩短使用寿命甚至损坏。
在液相色谱操作过程中,我们需要了解下面的问题,方便维护液相色谱柱。
1.柱子在装卸、更换时,动作要轻,接头拧紧要适度。必须防止较强的机械振动,以免柱床产生空隙。
2.如果仪器用来做常规分析,样品种类有限,但分析次数多,则不妨为每一类常规分析配置一根专用柱,这样有助于延长柱子的寿命。
3.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液相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。
4.应逐渐改变溶剂的组成,特别是反相色谱中,不应直接从有机溶剂改变为全部是水,反之亦然。
5.如使用柱温控制装置时,应注意在通人流动相后才能升温。
6.一般说来液相色谱柱不能反冲,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。
7.选择使用适宜的流动相,以避免固定相被破坏。有时可以在进样器前面连接一个预柱,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。
8.避免将基质复杂的样品尤其是生物样品直接注人柱内,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个保护柱。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。
9.经常用强溶剂冲洗液相色谱柱,清除保留在柱内的杂质。在进行清洗时,对流路系统中流动相的置换应以相混溶的溶剂逐渐过渡,每种流动相的体积应是柱体积的20倍左右,即常规分析需要50-75mL。
10.保存液相色谱柱时应将柱内充满乙腈或甲醇,柱接头要拧紧,防止溶剂挥发干燥。绝对禁止将缓冲溶液留在柱内静置过夜或更长时间。
11.液相色谱柱使用过程中,如果压力升高,一种可能是烧结滤片被堵塞,这时应更换滤片或将其取出进行清洗;另一种可能是大分子进人柱内,使柱头被污染;如果柱效降低或色谱峰变形,则可能柱头出现塌陷,死体积增大。
12.在完成分离分析工作之后,不能马上就关机,需及时对色谱分析系统进行冲洗,一般0.5h以上,以除去液相色谱柱内的杂质。
液相色谱仪分析中柱平衡慢的常见原因是组分在旧的或新的流动相中对柱吸附强度差异较大。要进行一种特殊的分析,或者从一种方法改为另一种方法,需要很长时间平衡。可考虑采用专用柱用于特殊的方法,不用时将柱拆下来,注满适当的溶剂或流动相,密封保管,不再做其它的分析。
1、胺改良剂
胺改良剂如三乙胺,通常加在反相或离子对流动相中,以减少样品中破性组分的拖尾。常用1mmol/L~10mmol/L的浓度,平衡时间较长。如果一开始就用高浓度的胺,可使柱很快达到平衡。
2、离子对试剂
季胺类离子对试剂,如四丁基铵离子(TBA)冲掉比较慢。用50~100倍柱体积的流动相通过柱后,酸性组分的保留仍然变化。可以的办法用中间洗液:含100mmol/L~200mmol/L缓冲液或盐的甲醇-水。显然,要最后去掉痕量的TBA,需用强流动相,加缓冲液是为了竞争在酸性硅酸基质上的TBA,产生离子交换作用。
从反相柱上洗去长链阴离子对试剂,非常慢,想要完全除去是不可能的,甚至用100%的甲醇也不行。分析阳离子溶质其保留一直不断漂移,一定要用长链离子对时,可以选用专用柱。
3、硅胶柱
用硅胶柱作正相分离,常发生保留突然改变,或增加或减少。其原因是流动相改变时相应的改变了水的含量,使硅胶柱的含水量变化。用水脱活,硅胶柱保留时间会减少很多。
4、四氢呋喃作流动相
在反相流动相中,加四氢呋喃(THF)不会影响到柱平衡。THF的性质类似于甲醇或乙腈,但对某些种类的样品也有偶然例外,如分离水溶性的维生素,从含THF变成无THF的流动相,约需半天时间才能使柱平衡,这也证实该效应对其它类别的样品的影响。