液相色谱压力异常

 

液相系统压力产生的原因在于流动相流经管路及色谱柱时会有阻力，即所谓的反压或系统压力。漏液会引起系统压力的降低，而堵塞会引起系统压力的飙升。

系统压力的单位有：巴（Bar）、兆帕（Mpa）和磅／平方英吋（psi），它们之间的换算关系为１Bar＝0.1Mpa＝14.5psi。

 

１、影响因素

 

影响系统压力的因素主要有流动相的溶剂组成、温度及流速这三方面：

１）流动相的粘度是产生反压的主要原因，下图为有机溶剂－水的粘度随组成与压力的关系图：

 

 

由上图可以看到，乙腈－水比例为（20:80）、甲醇－水比例为（40:60至50:50）时，系统的压力最大。因此，在做实验时应尽量避开这个比例范围。另外，异丙醇粘度大，一般不作流动相使用。

２）流速对反压的影响是线性关系，流速增加，反压亦增大。

３）温度对反压的影响是反比关系，温度升高，反压降低，对某些流动相的影响更大一些。

４）液相色谱仪各模块之间的连接管路也会产生压力，系统压力与管路的长度成正比，与管路直径的四次方成反比（1/4D）。上述考虑的是柱外因素对系统压力的影响，色谱柱对系统压力的影响也很大，反压与色谱柱长度成正比，与填料颗粒度的平方成反比（2.5μｍ填料比3.5μｍ填料反压高）。

 

２、压力原因

 

具体到压力问题的表现形式上，主要有压力高、压力低或没有压力以及压力不稳：

①造成压力高问题的主要原因有：

１）温度太低；

２）流速太高；

３）流动相粘度大；

４）管路堵塞；

５）仪器或色谱柱堵塞；

６）压力传感器问题。

系统压力高的故障排除流程图如下：

 

 

②产生压力低情况的可能原因：

１）系统内有渗漏处；

２）单向阀堵塞；

３）入口管路有气泡；

４）溶剂滤头堵塞；

５）所用溶剂不正确，储液瓶中无溶剂；

６）温度太高，流速太低；

７）泵未输送流动相；

８）泵关闭或保险丝断了。

 

 

以上为仪器单向阀的结构示意图，如果某些原因造成宝石球与球基座发生黏结，造成液体不能进入到泵中，从而造成泵的压力偏低。

 

３、造成压力波动可能的原因有：

１）脱气机排气不充分；

２）流动相未正确脱气；

３）所用溶剂不混溶或易挥发；

４）压力传感器及泵问题。

其中，大多数的压力波动都是由于气泡引起的（如下图）：

 

 

基线噪音问题

 

１、基线噪音大

 

１）流动相中有气体–溶剂脱气；

２）流动池中有气泡–在出口处使用0.009”的管路；

３）色谱柱上的污染物被洗脱–平衡系统，直至基线稳定；如样品中有保留非常强的组分，可设置强洗脱程序；

４）渗漏–此时应修复渗漏，重新连接或更换接头；

５）检测器灯能量低–更换灯；

６）灵敏度太高–使用合适的采样频率，调节增益（如ELSD检测器）；

７）检测器流动池脏–清洁流动池；

８）电噪音–除去电噪音的来源：屏蔽电缆，清洁触点；

９）采样频率设置过大–一味追求高采样频率，可能对灵敏度没有任何帮助，同时也会产生比较大的噪音：UV检测器推荐降低采样频率，HPLC推荐1-5Hz，UPLC推荐20Hz。

 

2、同步的基线噪音

 

 

１）大多数情况下都是泵引起的，泵头中存在空气–将溶剂脱气，并重新灌注泵；

２）单向阀问题–超声清洗单向阀或更换；

３）柱塞杆断裂–更换；

４）混合问题–更换一个体积更大的Mixer，以增加系统体积；

５）电噪音–改变电路，除去来源。

 

３、不同步的基线噪音

 

 

１）气泡—流动相要脱气；

２）检测器中有气泡／空气—流动相脱气，或在检测器的后面加反压（不适用于RI检测器）；

３）渗漏—特别是肉眼无法发现的微漏或者泵的内漏，会造成流速的变化和混合比例的变化，从而导致基线噪音，此时应修复渗漏，重新连接或更换接头；

４）管路堵塞—除去堵塞，冲洗系统；

５）电噪音—除去来源，改变电路。

 

４、基线漂移：上漂或者下漂

 

 

１）梯度变化引起，如溶剂Ｂ的吸收值高于溶剂Ａ–使用基线差减，或尝试新的流动相；

２）化合物从色谱柱上洗脱–平衡系统，直至基线稳定；如样品中有保留非常强的组分，可设置强洗脱程序；

３）溶剂改变（气体吸附，蒸发）–氦气脱气，隔离溶剂；

４）溶剂渗漏–拧紧或者更换接头；

５）检测器温度影响（尤其是示差，电化学以及电导检测器）–流动池温度调节；

６）柱温波动–等待柱温平稳，使用柱预加热器；

７）压力变化–过滤溶剂以及样品，或样品太粘稠；

８）混合问题–更换一个体积更大的Mixer，以增加系统体积。

 

５、Cyclic基线

 

 

１）温度影响–隔离热源，或搬离临近的通风口，或增加流动池温度；

２）混合问题–更换一个体积更大的Mixer，以增加系统体积；

３）流动相中的气体–溶剂脱气；

４）泵不稳定–检查维修泵；

５）管路堵塞–冲洗系统，排除并除去堵塞源头；

６）电问题–改变电路，或除去根源。

 

６、基线上的毛刺

 

 

１）气泡–溶剂脱气，并重新灌注泵，流动相脱气越好，基线就会越好；

２）信号连接不好，连线变松–清洁并拧紧检测器上的导线，或检查连线是否有损坏，或更换铲形接线片；

３）灯继电器试图点燃熄灭的灯–更换灯；

４）电噪音–更换电路，或除去根源。

 

７、小结

 

１）确保无电源及电噪音干扰；

２）为避免基线噪音，确保仪器系统内无气泡或空气，流动相首选过滤脱气；排尽管路、进样器、检测池中的气泡；选择合适的接头和管路，防止渗漏；

３）在编辑方法时，针对HPLC和UPLC仪器UV检测器设置合适的采样频率，HPLC推荐1-5Hz，UPLC推荐20Hz；

４）保持良好的操作习惯，如UPLC仪器水相流动相每天更换，添加了缓冲盐的流动相过0.2μｍ溶剂过滤膜等，都会减小基线噪音的产生。