液相色譜儀

液相色譜儀

儀器
液相色譜儀由高壓輸液泵、進樣系統、溫度控制系統等組成,是利用混合物在液-固或不互溶的兩種液體之間分配比的差異,對混合物進行先分離,而後分析鑒定的儀器。日常工作中,液相色譜儀的保養非常重要,注意不要讓空氣進入輸液系統和高壓泵中,儲液器内的溶液如長時間未用應清洗儲液器并更換溶液,每次用完色譜儀後緩沖液要用純水沖洗幹淨,防止無機鹽析出或沉積。
    中文名:液相色譜儀 外文名:liquid chromatograph 定義:用液相色譜法對物質進行定性、定量分析的儀器。

定義

液相色譜儀是用液相色譜法對物質進行定性、定量分析的儀器。

按作用原理分類

1、吸附柱色譜法

2、分配柱色譜法

3、離子交換柱色譜法

4、凝膠柱色譜法

基本用途

液相色譜儀對高沸點、難氣化合物的混合物通過色譜柱核淋洗劑并以實現分離。

使用範圍

應用于生物醫學、環境化學、石油化工等部門。

工作原理

系統由儲液器、泵、進樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成。儲液器中的流動相被高壓泵打入系統,樣品溶液經進樣器進入流動相,被流動相載入色譜柱(固定相)内,由于樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數,在兩相中作相對運動時,經過反複多次的吸附-解吸的分配過程,各組分在移動速度上産生較大的差别,被分離成單個組分依次從柱内流出,通過檢測器時,樣品濃度被轉換成電信号傳送到記錄儀,數據以圖譜形式打印出來高效液相色譜儀主要有進樣系統、輸液系統、分離系統、檢測系統和數據處理系統,下面将分别叙述其各自的組成與特點。

進樣系統

一般采用隔膜注射進樣器或高壓進樣間完成進樣操作,進樣量是恒定的。這對提高分析樣品的重複性是有益的。

輸液系統

該系統包括高壓泵、流動相貯存器和梯度儀三部分。高壓泵的一般壓強為l.47~4.4X10Pa,流速可調且穩定,當高壓流動相通過層析柱時,可降低樣品在柱中的擴散效應,可加快其在柱中的移動速度,這對提高分辨率、回收樣品、保持樣品的生物活性等都是有利的。流動相貯存器和梯度儀,可使流動相随固定相和樣品的性質而改變,包括改變洗脫液的極性、離子強度、PH值,或改用競争性抑制劑或變性劑等。這就可使各種物質(即使僅有一個基團的差别或是同分異構體)都能獲得有效分離。

分離系統

該系統包括色譜柱、連接管和恒溫器等。色譜柱一般長度為10~50cm(需要兩根連用時,可在二者之間加一連接管),内徑為2~5mm,由"優質不鏽鋼或厚壁玻璃管或钛合金等材料制成,住内裝有直徑為5~10μm粒度的固定相(由基質和固定液構成).固定相中的基質是由機械強度高的樹脂或矽膠構成,它們都有惰性(如矽膠表面的矽酸基因基本已除去)、多孔性(孔徑可達1000?)和比表面積大的特點,加之其表面經過機械塗漬(與氣相色譜中固定相的制備一樣),或者用化學法偶聯各種基因(如磷酸基、季胺基、羟甲基、苯基、氨基或各種長度碳鍊的烷基等)或配體的有機化合物。因此,這類固定相對結構不同的物質有良好的選擇性。例如,在多孔性矽膠表面偶聯豌豆凝集素(PSA)後,就可以把成纖維細胞中的一種糖蛋白分離出來。

另外,固定相基質粒小,柱床極易達到均勻、緻密狀态,極易降低渦流擴散效應。基質粒度小,微孔淺,樣品在微孔區内傳質短。這些對縮小譜帶寬度、提高分辨率是有益的。根據柱效理論分析,基質粒度小,塔闆理論數N就越大。這也進一步證明基質粒度小,會提高分辨率的道理。

再者,高效液相色譜的恒溫器可使溫度從室溫調到60C,通過改善傳質速度,縮短分析時間,就可增加層析柱的效率。

應用

高效液相色譜法隻要求樣品能制成溶液,不受樣品揮發性的限制,流動相可選擇的範圍寬,固定相的種類繁多,因而可以分離熱不穩定和非揮發性的、離解的和非離解的以及各種分子量範圍的物質。與試樣預處理技術相配合,HPLC所達到的高分辨率和高靈敏度,使分離和同時測定性質上十分相近的物質成為可能,能夠分離複雜相體中的微量成分。随着固定相的發展,有可能在充分保持生化物質活性的條件下完成其分離HPLC成為解決生化分析問題最有前途的方法。

由于HPLC具有高分辨率、高靈敏度、速度快、色譜柱可反複利用,流出組分易收集等優點,因而被廣泛應用到生物化學、食品分析、醫藥研究、環境分析、無機分析等各種領域。高效液相色譜儀與結構儀器的聯用是一個重要的發展方向。液相色譜-質譜連用技術受到普遍重視,如分析氨基甲酸酯農藥和多核芳烴等;液相色譜-紅外光譜連用也發展很快如在環境污染分析測定水中的烴類,海水中的不揮發烴類,使環境污染分析得到新的發展。

安裝

1、液相色譜柱的結構:

a、空柱由柱接頭、柱管及濾片組裝而成。柱接頭采用低死體積結構,柱接頭是兩端螺紋組件,一端是為7/16英寸外螺紋,另一端是3/16英寸的内螺紋(國内外已規範化)。7/16英寸外螺紋與1/4英寸柱管(Φ6.35mm)連接,中間放置壓壞用于密封。3/16英寸的内螺紋與1/16英寸(Φ1.57mm)的連接管連接,中間也放置壓環用于柱接頭的密封。為了盡量減少柱外死體積,在安裝色譜柱時,用Φ1.57mm連接管通過空心螺釘壓環後要盡量插到底,然後再擰緊空心螺釘。壓環被空心螺釘擠壓變形後緊箍在連接管上(連接管通過壓環後露出的管長度應嚴格控制在2.5mm長或其他固定尺寸)。在兩端柱接頭内,柱管兩端各放置一片不鏽鋼濾片(或濾網),用于封堵柱填料不被流動相沖出柱外而流失。空柱各組件均為316#不鏽鋼材質,能耐受一般的溶劑作用。但由于含氯化物的溶劑對其有一定的腐蝕性,故使用時要注意,柱及連接管内不能長時間存留此類溶劑,以避免腐蝕。

b、柱填料:液相色譜柱的分離作用是在填料與流動相之間進行的,柱子的分類是依據填料類型而定。正相柱:多以矽膠為柱填料。根據外型可分為無定型和球型兩種,其顆粒直徑在3—10µm的範圍内。另一類正相填料是矽膠表面鍵合—CN,-NH2等官能團即所謂的鍵合相矽膠。反相柱:主要是以矽膠為基質,在其表面鍵合十八烷基官能團(ODS)的非極性填料。也有無定型和球型之分。常用的其他的反相填料還有鍵合C8、C4、C2、苯基等,其顆粒粒徑在3—10µm之間。

2、色譜柱的安裝:

a、拆開柱包裝盒,确認色譜柱的類型、尺寸、出廠日期以及柱内貯存的溶劑。

b、擰下柱兩端接頭的密封堵頭放回包裝盒供備用。

c、按柱管上标示的流動相流向,将色譜柱的入口端通過連接管與進樣閥出口相連接(如條件允許,建議在柱前使用保護柱);柱的出口與檢測器連接。連接管是外徑為1.57mm、内徑為0.1-0.3mm的不鏽鋼管。連接管的兩端均有空心螺釘及密封用壓環。在接管時一定要設法降低柱外死體積。連接管通過空心螺釘、壓環後盡量用力插到底,然後順時針擰緊空心螺釘,直到擰不動為止,再用扳手繼續順時針擰1/4-1/2圈,切記不要用力過大。如色譜柱通過流動相加壓後有漏液現象,請用扳手繼續順時針擰1/4圈,直至不漏液為止。

故障處理

氣泡溢出

流動相内有氣泡,關閉泵,打開洩壓閥,打開purg鍵,清洗脫氣,氣泡不斷從過濾器冒出,進入流動相,無論打開purge鍵幾次,都無法清除不斷産生的氣泡。原因過濾器長期沉浸于乙酸铵等緩沖液内,過濾器内部由于黴菌的生長繁殖,形成菌團,阻塞了過濾器,緩沖液難以流暢地通過過濾器,空氣在泵的壓力作用下經過濾器進入流動相。處理過濾器浸泡于5%硝酸溶液中,超聲清洗幾分鐘即可;亦可将過濾器浸泡于5%硝酸溶液中12~36小時,輕輕震蕩幾次,再将過濾器用純水清洗幾次,打開洩壓閥,打開purge鍵清洗脫氣,如仍有氣泡不斷從過濾器冒出,繼續将過濾器浸泡于5%硝酸溶液中,如沒有氣泡不斷從過濾器中冒出,說明過濾器内部的黴菌菌團已被硝酸破壞,流動相可以流暢地通過過濾器。打開洩壓閥,打開泵,流速調至1.0~3.0ml/min,純水沖洗過濾器1小時左右。即可将過濾器清洗幹淨。關閉洩壓閥,純甲醇沖洗半小時即可。

柱壓高

⑴緩沖液鹽分如(乙酸铵等)沉積于柱内;

⑵樣品污染沉積。

處理對于第一種情況先用40~50℃的純水,低速正向沖洗柱子,待柱壓逐漸下降後,相應提高流速沖洗,柱壓大幅度下降後,用常溫純水沖洗,之後用純甲醇沖洗柱子30分鐘;對于第二種情況,由樣品的沉積引起污染的C18柱,和純水反向沖洗柱子,換成甲醇沖洗,接着用甲醇+異丙醇(4+6)沖洗柱子,再用換成甲醇沖洗,然後用純水沖洗,最後甲醇沖洗正向沖洗柱子30分鐘以上。

無指示

⑴泵密封墊圈磨損;

⑵大量氣泡進入泵體。

處理對于第一種情況,更換密封墊圈;對于第二種情況,在泵作用的同時,用一個50ml的玻璃針筒在泵的出口處幫助抽出空氣。

不穩定

原因系統中有空氣或者單向閥的寶石球和閥座之間夾有異物,使得兩者不能密封。處理工作中注意觀察流動相的量,保證不鏽鋼濾器沉入儲液器瓶底,避免吸入空氣,流動相要充分脫氣。如為單向閥和閥座之間夾有異物,拆下單向閥,放入盛有丙酮的燒杯用超聲波清洗。

峰分叉

⑴色譜柱被污染;

⑵柱頭填料塌陷。

處理對于第一種情況,先用純水反向沖洗柱子,然後換成甲醇沖洗,接着用甲醇+異丙醇(4+6)沖洗柱子(沖洗時間的長短由樣品污染的情況而定),再換成甲醇沖洗,然後用純水沖洗,最後甲醇沖洗正向沖洗柱子30分鐘以上。如沖洗後依然出峰不佳,則考慮第二種情況。對于第二種情況,擰開柱頭,檢查柱填料是否硬結或塌陷。去除硬結部分(污染的填料),裝入新填料,滴一滴甲醇,填料下陷,再填,用與柱内徑相同的頂端平滑的不鏽鋼杆壓緊,再填平,滴甲醇,再壓緊反複幾次,直至裝滿填平。柱頭用甲醇沖洗幹淨,擦淨柱外壁的填料,擰緊柱頭,用純甲醇沖洗30分鐘以上。

重複性差

⑴進樣閥漏液;

⑵加樣針不到位;

⑶液量不足。

處理對于第一種情況更換進樣閥墊圈;對于第二種情況保證加樣針插到底,注射樣品溶液後須快速、平穩地從LOAD狀态轉換到INJECT狀态,以保證進樣量的準确。日常工作中,液相色譜儀的保養非常重要,注意不要讓空氣進入輸液系統和高壓泵中,儲液器内的溶液如長時間未用應清洗儲液器并更換溶液,每次用完色譜儀後緩沖液要用純水沖洗幹淨,防止無機鹽析出或沉積;樣品的前處理也很重要,任何樣品都要盡可能地去除雜質,完全溶解,盡量減少對色譜柱的污染,以延長色譜柱的使用壽命,同時避免注射過濃的樣品溶液,以免殘留液在進樣閥内析出固體引起堵塞;色譜柱作好标記,用于不同分析目的的色譜柱不要混用等。

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