液相色谱仪系统由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。
储液器中的流动相被高压泵打入系统,样品溶液经进样器进入流动相;
被流动相载入色谱柱(固定相)内,由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数;
在两相中作相对运动时,经过反复多次的吸附-解吸的分配过程,各组分在移动速度上产生较大的差别;
被分离成单个组分依次从柱内流出,通过检测器时,样品浓度被转换成电信号传送到记录仪;
数据以图谱形式打印出来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。
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。
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47~44X10Pa,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。
流动相贮存器和梯度仪,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。
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。
流动相相当于液相的血液,可以想象对液相的重要程度。那么流动相都需要注意什么呢? 01、过滤溶剂 溶剂在使用前一定要用0.5μm的过滤器过滤,如果使用固体化学试剂(缓冲盐)配制流动相,过滤特别重要,不能让固体微粒污染泵,阻塞进样器和柱头过滤片。本实验室有水溶性和脂溶性两种过滤膜供选择(反光面朝上),过滤水溶性流动相时(如甲醇/水),先用1~2mL甲醇润湿过滤膜,有助于快速抽滤。 02、保持储液瓶的清洁 用普通溶剂瓶作流动相储液器应不定期废弃瓶子,最后一次应用HPLC级的水或溶剂清洗,不能在清洗过程中留下污迹。 03、保证溶剂的质量 一定要用HPLC级的溶剂,水也应达到HPLC级,同样也要使用高纯度的缓冲盐。 一些因流动相引起的常见问题 01、流动相脱气不充分 流动相受热,或者流动相不同组分混合时会有气体产生,气泡进入泵内引起压力波动,增加噪音,色谱图上出现毛刺。可试用下列方法解决问题:流动相再脱气;采用更有效的脱气方法或两种方法配合使用;改系统内混合为系统外预混合。 02、流动相供给不畅 流动相用完,管道中吸入气体引起泵压力不稳。应经常观察储液器中流动相的量,加足流动相保证所有的样品分析完毕。输液管道上装沉子沉至瓶底,储液器盖上留一小孔正好夹住进液管,使其不能上下移动。 过滤器阻塞引起管道和泵腔空化,压力不稳。过滤器被微粒所阻塞或长霉,去掉过滤器后如果系统运转正常,说明已找出问题,换上新的过滤器则可。有时候换上新的过滤器仍然不畅,那就需要查查流动相的制备过程,或者换大孔径的过滤器。不管如何,流动相都需要重新过滤。 流速过高、阻力大,造成空化现象,这是由于过滤器孔径、管道内径、流速和溶剂黏度等引起的。如果流速大于10mL/min,常会出现这种现象。 使用下列方法解决: (1)使用低流速; (2)换大孔径的过滤器; (3)增加进液管道内径; (4)抬高或加压储液器; (5)不用过滤器,但流动相一定要先过滤; (6)储液器盖子太紧,在储液器内形成真空,打出的流动相不连续。应松开盖子或留有1mm的缝隙; (7)进液管道阻塞或弯曲使泵抽不到液,注意调整进液管道或更换新的。其它问题包括渗漏或接头松动、泵部件损坏等,都能引起供液不正常。 03、流动相和储液器被污染 由于污染,噪音越来越大,检测器基线上升。污染物可能被泵以稳定的浓度打入系统,而再以稳定的浓度流出来,所以在色谱图中不出多余的峰。用梯度洗脱时弱流动相可以使污染物聚在柱顶,流动相强度增加后污染物可能被洗脱出来一个大的伪峰。有时基线噪音突然增大或突然提高,都是因为反复加进新的流动相或系统用得太久(通宵)所造成的。新加进的流动相有污染物或者流动相长霉,繁殖了细菌。 脏的储液器会污染清洁的流动相。每种流动相备有专用的储液器,或者定期报废储液器。 流动相污染来自这几个方面 04、试剂质量不高,玻璃器皿不合格; 微生物的影响; 配制流动相时操作不当等; 因此要求高纯度化学试剂和HPLC级溶剂; 玻璃器皿按规定清洗干净; 为防止微生物生长,每天要用甲醇清洗系统; 怀疑系统内生长了微生物,可用稀硝酸冲洗即可(注意不要损坏柱和管道系统); 真空脱气时防止泵油带入流动相; 用清洁的惰性塞子、搅棒、过滤器和玻璃器皿配制流动相; 已经污染的流动相一定要废弃掉。
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