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高效液相色谱仪的原理及组成 液相色谱如何操作

时间:2020-07-06    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
【导读】发展历史:1960年代,由于 气相色谱对高沸点有机物分析的局限性,为了分离蛋白质、核酸等不易气化的大分子物质,气相色谱的理论和方法被重新引入经典液相色谱。1960年代末科克兰(Kirkland)、哈

发展历史:1960年代,由于

气相色谱对高沸点有机物分析的局限性,为了分离蛋白质、核酸等不易气化的大分子物质,气相色谱的理论和方法被重新引入经典液相色谱。1960年代末科克兰(Kirkland)、哈伯、荷瓦斯(Horvath)、莆黑斯、里普斯克等人开发了世界上第一台高效液相色谱仪,开启了高效液相色谱的时代。高效液相色谱使用粒径更细的固定相填充色谱柱,提高色谱柱的塔板数,以高压驱动流动相,使得经典液相色谱需要数日乃至数月完成的分离工作得以在几个小时甚至几十分钟内完成。
1971年科克兰等人出版了《液相色谱的现代实践》一书,标志着高效液相色谱法 (HPLC)正式建立。在此后的时间里,高效液相色谱成为较为常用的分离和检测手段,在有机化学、生物化学、医学、药物开发与检测、化工、食品科学、环境监测、商检和法检等方面都有广泛的应用。高效液相色谱同时还极大的刺激了固定相材料、检测技术、数据处理技术以及色谱理论的发展。
1960年代前,使用的填充粒大于100μm,提高柱效面临着困境,后来的研究人员便采用微粒固定相来突破着一瓶颈。科克兰、荷瓦斯制备成功薄壳型固定相,这种在固定相在玻璃微球表面具有多孔薄壳,实现了高速传质,为高效液相色谱技术的发展奠定了稳固的基础。随着填料粒径的降低,更高的柱效也得以实现。1960年代研制出气动放大泵、注射泵及低流量往复式柱塞泵,但后者的脉冲信号很大,难以满足高效液相色谱的要求。1970年代,往复式双柱塞恒流泵,解决了这一问题。1970年代后科克兰制备出全多孔球形硅胶,平均粒径只有7μm,具有极好的柱效,并逐渐取代了无定形微粒硅胶。之后又制造出的键合固定相使柱的稳定性大为提高,多次使用成为可能。1970年后,适合分离生物大分子的填料又成为研究的热点。1980年后,改善分离的选择性成为色谱工作者的主要问题,人们越来越认识到改变流动相的组成事提高选择性的关键。
高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)也叫高压液相色谱(high pressure liquid chromatography)、高速液相色谱(high speed liquid chromatography)、高分离度液相色谱(high resolution liquid chromatography)等。是在经典液相色谱法的基础上,于60年代后期引入了气相色谱理论而迅速发展起来的。它与经典液相色谱法的区别是填料颗粒小而均匀,小颗粒具有高柱效,但会引起高阻力,需用高压输送流动相,故又称高压液相色谱。又因分析速度快而称为高速液相色谱。
高效液相色谱是目前应用较多的色谱分析方法,高效液相色谱系统由流动相储液体瓶、输液、进样器、色谱柱、检测器和记录器组成,其整体组成类似于气相色谱,但是针对其流动相为液体的特点作出很多调整。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。
HPLC的输液泵要求输液量恒定平稳;进样系统要求进样便利切换严密;由于液体流动相粘度远远高于气体,为了减低柱压高效液相色谱的色谱柱一般比较粗,长度也远小于气相色谱柱。HPLC应用非常广泛,几乎遍及定量定性分析的各个领域。
使用高效液相色谱时,液体待检测物被注入色谱柱,通过压力在固定相中移动,由于被测物种不同物质与固定相的相互作用不同,不同的物质顺序离开色谱柱,通过检测器得到不同的峰信号,最后通过分析比对这些信号来判断待侧物所含有的物质。高效液相色谱作为一种重要的分析方法,广泛的应用于化学和生化分析中。高效液相色谱从原理上与经典的液相色谱没有本质的差别,它的特点是采用了高压输液泵、高灵敏度检测器和高效微粒固定相,适于分析高沸点不易挥发、分子量大、不同极性的有机化合物。
高效液相色谱的特点:
高压——压力可达150~300 kg/cm2。色谱柱每米降压为75 kg/cm2以上。
高速——流速为0.1~10.0 mL/min。
高效——塔板数可达5000/米。在一根柱中同时分离成份可达100种。
高灵敏度——紫外检测器灵敏度可达0.01ng。同时消耗样品少。
HPLC与经典液相色谱相比有以下优点:
速度快——通常分析一个样品在15~30 min,有些样品甚至在5 min内即可完成。
分辨率高——可选择固定相和流动相以达到较佳分离效果。
灵敏度高——紫外检测器可达0.01ng,荧光和电化学检测器可达0.1pg。
色谱柱可反复使用——用一根色谱柱可分离不同的化合物。
样品量少,容易回收——样品经过色谱柱后不被破坏,可以收集单一组分或做制备。 
 
 

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  【中国仪器网 使用手册】色谱法,又称“色层法”、“层析法”,早诞生于俄国植物学家——茨维特之手,后在此基础上又相继发展出薄层色谱法、气相色谱法、液相色谱法以及纸色谱法。目前,常见的液相色谱仪生产厂家有沃特世、安捷伦、岛津、依利特、上海分析仪器厂、北京分析仪器厂等。
 
  在液相色谱仪开机前,我们首先应当做好准备工作,主要有配置试验要求的流动相、安装试验用的色谱、将流动相过滤脱气三点。流动相的过滤,主要是为了除去流动相中的微粒物质,所应用到的滤膜可分脂溶性滤膜(有机滤膜)、水溶性滤膜与通用型滤膜。
 
  而流动相的脱气,则是为了流动相防止在泵、流路、检测器等仪器组成部分中产生气泡,从而造成泵的不稳定,并增加检测器的噪音。据了解,氦气脱气、真空脱气、超声脱气、加热脱气均可运用于液相色谱仪的流动相脱气。脱气的操作,需要以流动相中的混合物浓度不发生变化为主要原则。
 
  另外,色谱柱的安装调试,还涉及反相色谱柱与正相色谱柱两种。反向色谱柱多以硅胶为基质,常以硅胶健合C18、C8为填料。值得一提的是,液相色谱仪还应当采用稳定性较高的反相色谱柱。因为,这种色谱柱还能够承受酸与碱的作用。同时,因存在着色谱仪遭受腐蚀的可能性,操作人员还应当勤劳更换每次试验用水,不使用卤化物。后,为控制样品在分析过程中的解离,操作人员还需注意反向色谱柱使用时的pH值,过高的pH值会溶解硅胶,过低的pH则会造成烷基的脱落。
 
  除上述几个检测的开机准备工作以外,仪器设备本身的质量、色谱条件、操作人员技术熟练程度、仪器安装环境,都是影响着液相色谱仪发挥作用的关键因素。不仅如此,仪器使用者还应当每三个月,就对液相色谱仪的清洗溶剂过滤器及溶剂瓶进行清洗,以此来保证仪器长时间、率的使用。



    在进行液相色谱仪分析实验时,流动相再进入仪器之前,必须使用超声波清洗机进行简单的除气泡处理,以防对泵造成损害,对检测结果造成干扰。若在检测过程中发现液相色谱仪恒流泵里有气泡,须及时进行排除,排除高压液相色谱仪泵中气泡的方法如下。

    1、首先,检查流动相储液瓶中的溶剂过滤头是否阻塞。具体做法:将输入三通器上的溶剂塑料连接管的卸下,将流动相储液瓶置于高位,利用压差使溶液流出。如果溶剂流的很顺畅,说明溶剂过滤头是好的。如果是一滴一滴的流出,则说明过滤头阻塞,需要超声清洗,复原。

    2、用堵头将仪器的高压液流输出口封住将色谱柱连在管路上、,可避免在抽液时将空气抽入管路内。将仪器所配的注射器及塑料连接管插到放空阀的导管上,逆时针旋开放空阀旋钮,抽液5-10mL,将泵的流速设定在每分钟一毫升的流速。启动泵,观察塑料连接管的流动溶液是否还有气泡。如没有气泡说明从过滤头到放空阀这一段已将气泡排除。

    3、将泵关闭,将堵头从仪器的高压液流输出口去掉将色谱柱从管路上卸掉、使输出口放空。顺时针关闭放空阀旋钮,将泵的流速设定在3-5mL的流速,将泵内的阻尼器和压力传感器的气泡赶出,流出溶液10-15mL将泵关闭。连接上色谱柱,将流速设定在每分钟一毫升,启动泵,观察压力及压力脉动。

    4、用水和异丙醇甲醇、交替冲洗泵的内腔,使吸附在内墙壁上的气泡赶出。

    5、应用快速降压法赶出气泡:用小堵头将泵的流动相输出口堵上,将流速设定在1毫升/分,将柱前压力升至20Mpa左右,将排空阀快速打开,重复2~3即可。








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