通过放空阀排出气泡

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研发、制造、使用
HPLC仪器的一些有关的关键问题
李昌厚
(中国科学院上海生物工程研究中心 上海 200233)
+ 高效液相色谱(以下简称HPLC)是科研、工农业生产工作 中使用非常广泛的分析仪器之一。我国目前有近20多家企 业生产HPLC仪器,但是,在HPLC的研发、制造、使用和维 修方面目前存在很多问题,严重影响我国的HPLC仪器研发、 制造、使用的质量。这里将根据仪器学理论和本人的实践, 重点讨论HPLC仪器研发、制造和使用中影响分析误差的一 些关键技术问题;对研发者、制造者和使用者、维修者都 有参考作用。
5、使用者应该注重溶剂前处理
+ 最好使用HPLC级的优质溶剂;使用前必须 过滤和脱气。注意以下几点:
+ 1)过滤目的:
+ 溶剂进泵前和样品注射前应该过滤除去溶 剂中的微小颗粒、微生物,保证泵和色谱 柱不会堵塞或损坏,保证分析数据可靠。
+ 2)对过滤器的要求和最佳孔径选择方法:
+ 对过滤器总的要求:速度快、溶出度小、死体积 小、精确的孔径、体积适当、化学兼容性好等。
+ 7、检测器问题
+ 1)最常用的检测器主要有四种(紫外、荧光、光
+ 蒸发散射和质谱);紫外检测器覆盖面约70%; 荧光检测器覆盖面约12%;蒸发光检测器(包括 示差折光检测器)覆盖面约8%左右;质谱8%左右; 其它2%)。紫外检测器的波长问题:一般固定 254nm或可变波长被常用;但是可变波长较好;
+ 请注意:色谱柱是易损件,用户会经常在色谱 柱长时间使用后换新柱, 此时HPLC系统的泵 和检测器基本进入“电子元件失效理论的盆底 [1]、[2]” ,比较稳定了。所以,不会因为换新 柱而产生仪器不能使用的问题。但是特别应该 指出的是:用户换新柱后,一般不检测系统的 综合指标;如果检测指标,可能仪器就不能达 到原出厂指标(因为泵和检测器经过较长期使 用后,质量会有所下降,旧泵、新柱、旧检测 器三者不能达到最向
按说明书维修
现象
(7) 流速过高
(8) 泵有嗡嗡 响声,不 能正常启 动
+ 在用户那里,因为条件所限,三者联机后会经 常出现很多“问题”;其实这些“问题”都是 应该在制造、检测过程中得到合理解决的问题, 但是,这些问题移植到了用户那里。由于用户 那里没有条件解决这些问题,于是就将这些 “问题”都怪罪于仪器的质量,这很不科学、 很不公平。这可能是我国HPLC经常在用户那里 “出问题”、影响国产HPLC声誉的主要原因之 一。解决办法就是制造厂将泵、柱、检测器三者
+ 4) 进样:
+ 自动进样时,应该经常检测自动进样器; 对仪器的进样器要求稳定可靠;手动进样 时,应该特别注意取样时的细节;进样时 的手感(轻、重、缓、急)等。
+ 3、HPLC的研发制造者和使用者应该 + 特别注重对色谱柱质量的判断
1)色谱柱的柱效:塔板数高者好;特别要 + 注意影响柱效的因素;塔板数降到一
+ (2) 三个部件都重要,不能偏重哪一方面。三者 谁是核心?谁最重要?目前,光谱、色谱工作者 对此看法都各不相同、各有表述。我们不必去追 究这些;本人认为应该说三者是一个整体,缺一 不可,都很重要。
+ (3) 本人长期使用过HPLC,也研发过多种HPLC仪 器[1],实践使我深深认识到:必须将三个部件联 接起来检验测试,并能达到整机质量指标要求, 才能说这台HPLC达到了质量要求(合格)。否则, 只能说是部件合格,
单向阀已坏
排除方法 拧紧泵头入口压帽
在泵头中灌注流动相,打开放空阀,在最 大流量下开泵,直到没有气泡出现
按正确方向安装单向阀
更换单向阀
溶剂储液瓶已空 灌满储液瓶
现象
原因判断 泵内有气泡
(5)
泵流速变 小
溶剂过滤器堵塞
泵中有两种溶液不互溶
柱塞密封泄露
排除方法 打开放空阀,让泵在高流速 下运行,排除气泡
+ 2)如何延长色谱柱寿命:保养很重要,长期不 用时用甲醇浸泡着;严格控制洗柱时间或溶剂体 积;一般经常使用的柱,下班时应该洗 45分钟 或洗20倍床体积的溶剂;
+ 3)必须注意对“柱外效应”的控制:
+ 所谓“柱外效应”,就是指HPLC系统中,除 柱系统外,管路、连接件、进样器和流动 池的死体积等引起的色谱峰增宽效应。
+ 解决上述问题的方法: + HPLC生产者应该采取的正确做法:泵、
柱、检测器三者联起来检验,三者同 时入库(编号),三者成套出售。这 样才能保证仪器在用户那里的质量。
+ 2、使用者应该对色谱柱及柱外的有关
+ 问题引起高度重视 (制造者在制造过程中也应该重视)
+ 1)色谱峰拖尾:与柱、流动相的流速、试样等 有关,发现拖尾一定要从这些方面查找原因;
联合在一起测试,保证联机测试合格才算合格、才能 出厂。
+ (2)目前国内外某些企业,生产、检验HPLC
+ 时还未解决的问题:
+ 生产车间将检测器和泵两个部件分开自检后送 质检部门检验。但质检部门将泵、检测器和 “工装柱”三者联机检验。然后将泵、检测器 和未经检测的外购柱,三者成套出厂。本人认 为:我们这样做,存在很大的问题,不符合仪 器学理论[2]的要求。我们不能用通用“工装柱” 检验HPLC系统,原因见上述“②、③”所述。
+ 1、泵、柱、检测器三者的关系和目前普遍 + 存在的问题
+ 目前很多HPLC的研发者、使用者,没有搞清楚或没有 完全搞清楚HPLC中的泵、柱、检测器三者的内在关系; 所以制造者和使用者之间矛盾很多;导致广大使用者不 能将HPLC用到最佳水平。积本人长期的研发和使用 HPLC的实践经验,感到研发、制造、使用HPLC时,以 下问题特别值得注重:
+ 4、HPLC的研发、制造、使用者应该
+ 特别重视流动相问题
+ 1)PH值特别重要:一般的C18柱在PH值 + 小于3时,容易损坏色谱柱。但是抗酸 + 性的柱可以使用小的PH值。 + 2) 注意选择试剂的截止波长[2] :如乙腈 + 215截止波长215nm、丙酮截止波长 + 330nm、正丁烷210nm等。 + 3)流速:流速要适当,否则影响峰形、浪 + 费溶剂;一般常规分析工作大多选择 + 1ml/min 。
气泡存在于溶剂过滤头的 管路中
排除方法
A、通过放空阀排出气泡;b、用针 筒通过放空阀抽出气泡
清洗或更换单向阀
清洗或更换管路
A、拧紧漏液处的螺丝;B、更换失 效部分
A、振动过滤头排除气泡;B、流动 相脱气
26
现象
(4) 泵能正常 运行,但 无溶剂流 出
原因判断 气泡从输液入口进 入泵头 泵头中存在空气 单向阀方向颠倒
+ 最佳孔径选择方法:如果色谱柱填料直径小于 3µm或除菌过滤,一般选择0.2µm孔径;如果色谱 柱填料直径大于5µm,则选0.45µm;如果是预过 滤或过滤难过滤的样品,一般选1µm孔径。特别 是对使用无机盐配制的缓冲液,更要注意选择合 适的过滤器!否则,不可能得到可靠的分析测试 数据!
+ 3)脱气:
+ 2)噪声:直接影响分析误差;应该经常检测之;
+ 3)漂移:它是影响稳定性的主要内容内容之一 ;
+ 4)灵敏度(或检测限):应该经常自己检测,保
+ 证HPLC系统的检测限;
8、特别需要重视使用中的12个常见技术问题
(分为:“现象”、“原因判断”、”排除方法”;都是我的经验教训的总结,时间关 系,今天我这里只是简单提一下,准备放到分析测试百科网上;供大家参考。)
+ 主要目的是:除去流动相中溶解或因混合 而产生的气泡 ;液相色谱流动相脱气使用 较多的是离线超声波振荡脱气、在线惰性 气体鼓泡吹扫脱气和在线真空脱气。流动 相的气泡进入液相泵会引起压力的上下波 动,危害很大。必须除之;可以打开排空 阀,大流速冲洗。
+ 6、使用者应该注重缓冲液问题
+ 1) 缓冲液使用前必须过滤 + 2) 溶剂、样品易受到细菌和霉菌的影响, + 要注意清洁。 + 3)一般不能直接用有机溶剂做清洗冲洗。 + 4)梯度洗脱时,选低吸收值的缓冲液 :
+ 定程度该柱就报废了。
+ 2)重复性:一根柱子反复使用时,最好 + RSD能够保持小于0.1%。 + 3)耐用性(寿命):因为柱效很容易降低, + 所以需要重视对柱的保护。
+ 4)色谱柱使用后一定要进行清洗 ,以免
+ 造成腐蚀、阻塞、降低塔板数。一般应 该用20倍床体积的溶剂冲洗;隔几天再用 的HPLC,最好用20%甲醇:80%水冲洗30 分钟左右后,再用纯甲醇冲洗20分钟 后保 存[2]。
打开泵头入口压帽,如果溶剂不能很快流 出输入管,说明过滤器堵塞,需要清洗或 更换 用一种介于两种溶剂之间的过渡溶剂,来 溶解两互不溶解的溶剂
更换柱塞密封
压缩补赏调节失灵 检查或更换(参考说明书)
现象
原因判断 泵内有气泡
(6) 泵不吸液
入口单向阀堵塞 出口单向阀堵塞
单向阀方向颠倒
泵头损坏
排除方法 排放气泡
+ 整机不一 定能合格。为什么? 因为:
+ ①泵会因为柱子问题产生压力不稳、流量不稳定, 会影响HPLC系统的质量;
+ ②柱对泵影响很大;柱堵塞、柱沾污、柱接头漏 液等,都会影响泵的压力波动、使流速不稳定; 会影响系统不稳,使RSD变坏、峰拖尾、灵敏度降 低;
+ ③柱对检测器影响很大:柱效降低(柱塔板数降 低)、柱堵塞、柱的新旧程度、接头、管道漏液 等,都会影响检测器的检测限、分辨率、噪声、 和灵敏度。
+ 1)正确认识、处理HPLC的泵、柱、检测器
+ 三者的关系:
+ (1) HPLC是一个系统;必须将泵、柱、检 测器三者(三个部件)结合起来才能叫 HPLC仪器;泵、柱、检测器三者都合格, 联机后的整机系统才有可能合格,但不能 肯定系统就会合格。只有泵、柱、检测器 三者质量都合格,并且联机后检测结果也 合格,才能说明这台HPLC是合格的。
现象
原因判断
色谱柱柱头被堵塞;色谱 柱性能下降或柱有一定堵 塞;
排除方法
加保护柱;或换柱或冲洗 柱
在线式过滤器堵塞;
用30%的稀硝酸,放在超声波仪器上清 洗10分钟;再用纯水超声10分钟即可
(1) 链接管路阻塞
压力过高 进样阀阻塞
冲洗,必要时更换
用进样体积10倍的流动相冲洗进样 阀;30分钟以上
流动相使用不恰当 改用恰当的流动相
+ 例如:梯度洗脱时,缓冲液与有机相应预 混,以防止析盐;在保证峰不拖尾的情况 下,尽可能选用低浓度的缓冲盐,防止析 盐; 缓冲盐浓度,一般用20~30mM基本上 就可以了,如果流动相中有机相含量高的 话,流动相中的盐类缓冲液浓度就不能过 高,盐的浓度起码要保证在流动相条件下 不会析出。离子对缓冲液浓度要高一点, 一般50~100mM。
柱温太低
升高温度 24
现象
(2) 压力过低
原因判断 管道系统或柱接头 部位漏液 泵中存在气泡 单向阀脏污 泵流速设定太低
柱温过高
排除方法
检查漏液位置并拧紧 排气 清洗单向阀 提高移动相流速 降低柱温
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现象
(3) 压力不稳 定或压力 波动大
原因判断 泵头内有气泡 单向阀不正常 管路堵塞 管路漏液
+ 但是,如果要求检测换新泵或新检测器后 整机系统的指标,则仍然必须要配换新柱; 必须是合格的新柱、新检测器、新泵,三 者联机检测指标。否则,会由于系统的泵、 柱、检测器因使用时间长而指标下降,会 使HPLC系统的检测结果达不到出厂要求或 不合格。此时用户会怪罪制造公司,认为 是仪器不合格,这实在太不公平。
+ 所以,泵、柱、检测器各个部分单独都合格,但是联接在一 起时,可能会因为柱外效应(卡套、接头、气泡、干扰、进 样器等)会影响系统的各项指标,导致整机不合格。
+ 2)目前制造和使用中普遍存在的问题和解决
+ 方法
+ (1) 过去我国很多公司在生产和检验HPLC
+ 中普遍存在的问题:一般都是将泵、检测器单独生 产、单独自检、单独送质检部门检测;经质检部门检 测后和未经检测的外购柱一起出厂,对使用者来说, 等于买了三个部 件,自己组装后使用。 。
+ 用户换新柱不会影响使用的问题,可以从 计量认证标准规范(JJG)得到佐证;JJG检 验的仪器,很多是在用仪器,它明确规定 被检仪器的指标可以比新出厂的仪器指标 低,甚至有些指标因为达不到要求而免检。 但我们的制造企业,在仪器出厂前,必须 检测指标,只有系统指标达到设计要求时, 才算合格,才能出厂。至于用户换新检测 器、换新泵,同样都是允许的。
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