一、安捷倫液相色譜儀理論發(fā)展簡(jiǎn)況
色譜法的分離原理是:溶于流動(dòng)相(mobile phase)中的各組分經(jīng)過固定相時(shí),由于與固定相(stationary phase)發(fā)生作用(吸附、分配、離子吸引、排阻、親和)的大小、強(qiáng)弱不同,在固定相中滯留時(shí)間不同,從而先后從固定相中流出。又稱為色層法、層析法。
安捷倫液相色譜儀-色譜法zui早是由植物學(xué)家茨維特(Tswett)在1906年研究用碳酸鈣分離植物色素時(shí)發(fā)現(xiàn)的,色譜法(Chromatography)因之得名。后來在此基礎(chǔ)上發(fā)展出紙色譜法、薄層色譜法、氣相色譜法、液相色譜法。
安捷倫液相色譜儀-液相色譜法開始階段是用大直徑的玻璃管柱在室溫和常壓下用液位差輸送流動(dòng)相,稱為經(jīng)典液相色譜法,此方法柱效低、時(shí)間長(zhǎng)(常有幾個(gè)小時(shí))。液相色譜法(High performance Liquid Chromatography,HPLC)是在經(jīng)典液相色譜法的基礎(chǔ)上,于60年代后期引入了氣相色譜理論而迅速發(fā)展起來的。它與經(jīng)典液相色譜法的區(qū)別是填料顆粒小而均勻,小顆粒具有高柱效,但會(huì)引起高阻力,需用高壓輸送流動(dòng)相,故又稱高壓液相色譜法(High Pressure Liquid Chromatography,HPLC)。又因分析速度快而稱為高速液相色譜法(High Speed Liquid Chromatography,HSLP)。也稱現(xiàn)代液相色譜。
二、安捷倫液相色譜儀的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
安捷倫液相色譜儀有以下特點(diǎn):
高壓——壓力可達(dá)150~300 Kg/cm2。色譜柱每米降壓為75 Kg/cm2以上。
高速——流速為0.1~10.0 ml/min。
——可達(dá)5000塔板每米。在一根柱中同時(shí)分離成份可達(dá)100種。
高靈敏度——紫外檢測(cè)器靈敏度可達(dá)0.01ng。同時(shí)消耗樣品少。
安捷倫液相色譜儀HPLC與經(jīng)典液相色譜相比有以下優(yōu)點(diǎn):
速度快——通常分析一個(gè)樣品在15~30 min,有些樣品甚至在5 min內(nèi)即可完成。
分辨率高——可選擇固定相和流動(dòng)相以達(dá)到zui佳分離效果。
靈敏度高——紫外檢測(cè)器可達(dá)0.01ng,熒光和電化學(xué)檢測(cè)器可達(dá)0.1pg。
柱子可反復(fù)使用——用一根色譜柱可分離不同的化合物。
樣品量少,容易回收——樣品經(jīng)過色譜柱后不被破壞,可以收集單一組分或做制備
色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),結(jié)合色譜及質(zhì)譜的技術(shù),是目前分離和鑒定的重要的分析方法之一。
其中液相色譜-質(zhì)譜儀應(yīng)用更為廣泛,液相色譜除了能分析一般的化合物,還能分析氣相色譜不能分析的強(qiáng)極性、熱不穩(wěn)定性、難揮發(fā)的化合物。
液相色譜質(zhì)譜儀由色譜儀、接口、質(zhì)譜儀、電子系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)六大部分組成,是一種高端的檢測(cè)儀器,儀器的良好工作狀態(tài)是檢測(cè)準(zhǔn)確度的一個(gè)重要影響因子。
為了保證儀器有一個(gè)良好的狀態(tài),保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性,需要正確合理的使用和維護(hù)儀器。
下面以質(zhì)譜儀為例,從儀器進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱系統(tǒng)、質(zhì)譜系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)的日常維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行詳細(xì)闡述;
并對(duì)使用過程中容易遇到的問題進(jìn)行分析,提出解決方法。
液相部分的維護(hù)
開機(jī)注意事項(xiàng)
要求使用220V單相交流電。如發(fā)生斷電,不管任何原因造成的,首先關(guān)閉儀器面板左下角的開關(guān),等待供電恢復(fù)10分鐘以上再開啟電源,否則有可能燒毀電路板。
儀器運(yùn)行時(shí)需提供純度>99%的氮?dú)庾鳛閲婌F與干燥氣,輸出壓力為0.6~0.7MPa。
實(shí)驗(yàn)開始前先檢查液氮罐液體存量是否充足。
儀器開機(jī)時(shí),確認(rèn)電源已經(jīng)連接而且氣振閥處于關(guān)閉,打開儀器總電源,隨后將前面板左下方的電源按鍵按下,真空泵即開始工作。
大約2~3分鐘后,儀器內(nèi)置的系統(tǒng)啟動(dòng)完畢,可以開啟Mass hunter軟件與儀器通訊。
等待四極桿溫度達(dá)到100℃,高真空達(dá)到4×10-5Torr之后,即可進(jìn)行調(diào)諧或開始實(shí)驗(yàn)。
在儀器開始抽真空時(shí),請(qǐng)不要打開前級(jí)泵上的氣振閥,否則可能因?yàn)榛赜臀廴菊婵涨惑w內(nèi)部。
流動(dòng)相的要求
每次開機(jī)前,保證超純水和流動(dòng)相的新鮮,泵的各個(gè)管路不應(yīng)余留上次殘留的溶劑。
流動(dòng)相需符合HPLC與LC-MS要求等級(jí),流動(dòng)相中盡量加易揮發(fā)的鹽,盡量不使用表面活性劑之類;
否則容易導(dǎo)致離子抑制,表面活性劑產(chǎn)生的加合物和離子簇會(huì)干擾質(zhì)譜數(shù)據(jù)。
如果遇到離子抑制,可以把樣品峰往后推或者改變提取方法,或者考慮用APCI源。
盡量不使用無揮發(fā)性的緩沖劑,例如,磷酸緩沖劑等,磷酸鹽及其他不揮發(fā)緩沖鹽在離子源會(huì)沉淀并堵塞毛細(xì)管等。
另外液質(zhì)不能承受過大流速。溶劑瓶避免陽光直射。
樣品的要求
保證樣品的清潔,進(jìn)樣前盡量使用0.22m的濾膜濾過,避免樣品太臟而堵塞色譜柱或離子源的毛細(xì)管;
樣品溶劑必須是色譜純,應(yīng)該和流動(dòng)相比例一致;進(jìn)樣濃度不宜太高,因?yàn)樘邼舛鹊臉悠啡菀孜廴眷`敏度高的儀器,進(jìn)而影響檢驗(yàn)結(jié)果。
由于液質(zhì)的流速較小(ESI一般為0.2mL/min),所以配置樣品的溶劑強(qiáng)度不能太大;
盡量小于起始比例,否則,會(huì)出現(xiàn)保留時(shí)間偏移、峰形扭曲等問題。
進(jìn)樣系統(tǒng)的維護(hù)
對(duì)于液相色譜來說,無論是手動(dòng)進(jìn)樣還是自動(dòng)進(jìn)樣,都是使用六通閥進(jìn)樣的。
進(jìn)樣裝置要求:密封性好,死體積小,重復(fù)性好,保證中心進(jìn)樣,進(jìn)樣時(shí)對(duì)色譜系統(tǒng)的壓力、流量影響小樣。
六通閥使用及維護(hù)注意事項(xiàng):
①樣品溶液進(jìn)樣前必須用0.45m濾膜過濾,以減少微粒對(duì)進(jìn)樣閥的磨損。
②轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯時(shí)不能太慢,更不能停留在中間位置,否則流動(dòng)相受阻,使泵內(nèi)壓力劇增;
甚至超過泵的限值壓力;再轉(zhuǎn)到進(jìn)樣位時(shí),過高的壓力將使柱頭損壞。
③為防止緩沖鹽和樣品殘留在進(jìn)樣閥中,每次分析結(jié)束后應(yīng)沖洗進(jìn)樣閥。
通??捎盟疀_洗,或先用能溶解樣品的溶劑沖洗,再用水沖洗。
注意:溶劑入口過濾芯為消耗品,尤其不可以使用超聲清洗,可以使用稀硝酸浸泡,然后用水沖洗至中性,以重復(fù)使用。
色譜柱系統(tǒng)的維護(hù)
在色譜操作過程中,需要注意下列問題:
①色譜柱的選擇會(huì)直接影響混合物中組分的分離,所以一定要選用合適的色譜柱,在使用新柱前要在自己的液相色譜儀上進(jìn)行性能測(cè)試,即使用色譜柱附帶的檢驗(yàn)報(bào)告上測(cè)試條件和樣品來測(cè)定該色譜柱的柱效,并且在以后的使用中,應(yīng)時(shí)常對(duì)色譜柱進(jìn)行測(cè)試。
②柱子在使用過程中,不能碰撞、彎曲或強(qiáng)烈震動(dòng);避免壓力和溫度的急劇變化,機(jī)械震動(dòng)和溫度的突然變化都會(huì)影響柱內(nèi)的填充狀況;柱壓的突然升高或降低也會(huì)沖動(dòng)柱內(nèi)填料,因此在調(diào)節(jié)流速時(shí)應(yīng)該緩慢進(jìn)行。
③當(dāng)柱子和色譜儀聯(lián)結(jié)時(shí),閥件或管路一定要清洗干凈,樣品前處理對(duì)于柱子使用壽命影響甚大,進(jìn)樣樣品要提純過濾并且嚴(yán)格控制進(jìn)樣量,可以使用保護(hù)柱。
④注意色譜柱的pH值使用范圍,不能高溫下過長(zhǎng)時(shí)間使用硅膠鍵和相;每天分析工作結(jié)束后,都要用適當(dāng)?shù)娜軇﹣砬逑粗?。若分析柱長(zhǎng)期不使用,應(yīng)用適當(dāng)有機(jī)溶劑保存并封閉。
質(zhì)譜部分的維護(hù)
質(zhì)譜部分的維護(hù)一般可以按照以下日程進(jìn)行:
每天沖洗樣品通路、清潔噴霧式;每周檢查粗真空泵油的液面;更換粗真空泵油,檢查軟管、軟線和電纜;
清空排污瓶可以每半年進(jìn)行一次;另外在日常的試驗(yàn)中,根據(jù)試驗(yàn)需要清潔機(jī)殼,更換噴霧針,清潔或更換整個(gè)毛細(xì)管、分離器及透鏡。
重要的是每天沖洗系統(tǒng)和清潔噴霧室。毛細(xì)管和第一級(jí)錐孔要盡可能潔凈。
6個(gè)月更換機(jī)械泵油,需要時(shí)更換電子倍增器。
錐孔的清潔維護(hù)
定期清洗一級(jí)錐孔,一般兩周清洗一次,若進(jìn)樣數(shù)量較大,則盡量一周清洗一次,根據(jù)樣品數(shù)量多少及時(shí)清洗。
清洗時(shí)將離子源溫度降到室溫,注意關(guān)閉阻斷閥,旋開固定錐孔的兩個(gè)螺絲,取下錐孔滴甲酸數(shù)滴,浸潤(rùn)幾分鐘,在甲醇:
水為50:50溶劑中超聲清洗15分鐘,切記:避免手觸碰到錐孔尖以免影響靈敏度。
長(zhǎng)期進(jìn)行一級(jí)錐孔的清洗,可相應(yīng)減少較為復(fù)雜的二級(jí)錐孔、六級(jí)桿等的清洗,這些清洗相對(duì)復(fù)雜;
在進(jìn)行相關(guān)部件清洗時(shí)避免用棉花等擦拭關(guān)鍵部位,避免殘留的毛絨纖維干擾儀器的靈敏度。
粗真空泵的維護(hù)
真空泵包括需油的回轉(zhuǎn)泵及無油的渦旋泵,真空泵需注意觀察潤(rùn)滑油是否出現(xiàn)渾濁或缺油的情況,及時(shí)更換潤(rùn)滑油。
泵的油面宜在2/3處,泵長(zhǎng)期運(yùn)作時(shí)每周需要擰開灰色震氣閥按鈕進(jìn)行半小時(shí)震氣,使油內(nèi)的雜物排出,油霧過濾器中的油放回到泵中;
然后再擰緊該旋鈕,如果發(fā)現(xiàn)油的顏色變深或液面降至1/2以下,需及時(shí)更換并保存更換記錄,注意專油專用;
無油渦旋泵,也需定期維護(hù),一般半年到一年時(shí)更換葉端密封,每天需要震氣。
其他附屬設(shè)備維護(hù)
①每天實(shí)驗(yàn)完成之后,使用1:1異丙醇—水溶液清洗或擦洗離子源。注意清洗離子源時(shí)請(qǐng)勿將溶液噴入毛細(xì)管入口。
②當(dāng)電噴霧噴針被堵塞,針尖破損或觀察到偏離軸的噴射時(shí),就需要更換或調(diào)整。
③檢查毛細(xì)管,鉑金涂層變透明時(shí)需要更換,注意檢查毛細(xì)管時(shí)需要放真空,毛細(xì)管兩端的鉑金涂層不能用砂紙打磨。
④數(shù)據(jù)系統(tǒng),需定期備份硬盤數(shù)據(jù),進(jìn)行歸類整理。定期重新啟動(dòng)機(jī)器,將內(nèi)存區(qū)域?qū)腴W存,保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
質(zhì)譜儀的校準(zhǔn)工作,一般宜6個(gè)月校準(zhǔn)一次。注意短時(shí)間內(nèi)溫度的急劇變化,其會(huì)影響質(zhì)量軸的偏離。
常見色譜故障
壓力過高
壓力過高的原因有很多,但總體來講就是一個(gè)原因,管路堵塞。
所以當(dāng)出現(xiàn)壓力高時(shí)候就要分段來檢查哪一段發(fā)生堵塞,檢查柱子進(jìn)口過濾芯是否被污染;
PURGE閥過濾芯是否被污染或色譜柱被污染,檢查管路,尤其是針座毛細(xì)管,檢查進(jìn)樣器旋轉(zhuǎn)密封閥或者進(jìn)樣針及針座有否堵塞。
壓力過低
壓力過低總體來講一個(gè)原因就是漏液?jiǎn)栴},可能是管路泄露或者泵頭密封墊老化;
主動(dòng)閥、四元出口閥或單向出口閥失靈,另外還要考慮是否色譜柱失效造成固定相流失、溶劑或者流速的改變等因素。
注意壓力傳感器之前的某些部件地方堵塞也會(huì)造成壓力過低。
壓力波動(dòng)
液相泵的壓力波動(dòng)可以從ripple值看出,1200/1260一般ripple值小于2%。
如果液相泵的壓力不穩(wěn)定,會(huì)影響質(zhì)譜TIC基線的穩(wěn)定,并呈規(guī)律性變化。造成壓力波動(dòng)常見的原因就是泵內(nèi)有氣泡。
綜上所述,使用液相色譜-質(zhì)譜儀聯(lián)用儀器的工作人員,在熟練掌握儀器操作基礎(chǔ)上;
應(yīng)了解各個(gè)組成部分的性能,在日常使用中累積經(jīng)驗(yàn),從小處著手做好日常維護(hù)保養(yǎng)工作。
如此,才能保證儀器的良好狀態(tài),很大程度降低使用維護(hù)成本;
確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性,并能降低儀器耗損率,延長(zhǎng)使用壽命。
1、液相色譜儀整機(jī)保養(yǎng)
(1)短期停機(jī)
在完成一天工作以后,都要停機(jī)等第二天再繼續(xù)工作,則可按以下步驟停機(jī)。
A)關(guān)閉二次儀表(記錄儀、積分儀或色譜工作站)。
B)關(guān)閉檢測(cè)器電源(同時(shí)切斷柱箱溫度檢測(cè)器的電源)。
C)停止恒流泵工作,然后切斷其電源。
D)用二次蒸餾水沖洗進(jìn)樣閥的進(jìn)樣孔(在“LOAD”和“INJECT”兩個(gè)位置)。
E)切斷實(shí)驗(yàn)室工作電源,加滿盛液瓶中的流動(dòng)相,待第二天使用。
F)將儀器罩上防塵罩。
?。?)長(zhǎng)期停機(jī)
液相色譜儀數(shù)周或數(shù)月暫不使用,這時(shí)除按《短期停機(jī)》的A)~D)步驟處理外,還須完成以下步驟:
A)拆下恒流泵的流動(dòng)相盛液瓶,換上色譜柱指定的保護(hù)試劑(例:甲醇、去離子水等),開啟泵數(shù)分鐘(流速0.5mL/min~1.5mL/min)后停泵。
B)從系統(tǒng)中拆下色譜柱,用專用的密封螺帽將柱管兩端密封后保存。
C)用普通φ1.6導(dǎo)管替代分離柱聯(lián)結(jié)。
D)用二次蒸餾水或去離子水輸入輸液泵,開啟泵,流量1mL/min~2mL/min,沖洗泵體、進(jìn)樣閥、檢測(cè)器流通池?cái)?shù)分鐘,在沖洗過程切換六通閥數(shù)次,使定量管得到清洗。
E)拆除替代柱的導(dǎo)管、泵輸入端和出口的導(dǎo)管和流通池輸入、輸出口導(dǎo)管,分別用螺帽密封輸液泵出口和流通池輸入、輸出口。
F)撥下總電源接線板的插頭,貯存好專用的流動(dòng)相和樣品,用干布擦洗儀器,罩上防塵罩。
G)檢測(cè)器存放地點(diǎn)應(yīng)干燥
2、液相色譜儀輸液泵的保養(yǎng)
輸液泵是液相色譜儀的心臟部件,品質(zhì)再好的泵,若不注意日常保養(yǎng),其損壞的幾率是極高的,將大大降低儀器的使用價(jià)值。
a)使用甲醇作流動(dòng)相,請(qǐng)注意自身保護(hù)和環(huán)境保護(hù),廢液注入空瓶?jī)?nèi),集中處理,不得倒入下水道內(nèi)。
b)輸液泵使用前,先注意探漏檢查,視各密封點(diǎn)和泵體有否漏液。
c)在無流動(dòng)相通入的情況下,嚴(yán)禁啟動(dòng)泵體電機(jī),以免柱塞密封環(huán)磨損。
d)測(cè)試泵流量性能時(shí),用于收集液體的容器,應(yīng)選用小口瓶頸的容器,防止收集過程中,溶液蒸發(fā),影響測(cè)量精度。,必要時(shí)應(yīng)將其密封存放在干燥容器內(nèi),以預(yù)防光學(xué)系統(tǒng)霉變。
e)金屬泵體的輸液泵,應(yīng)盡量避免使用含有鹵離子(如KCL、NaCL、NH4CL)的流動(dòng)相或能產(chǎn)生鹵離子的流動(dòng)相,若必須使用此類流動(dòng)相,建議使用泵體用非金屬材料制造的輸液泵。方則使用后,應(yīng)立即使用去離子水清洗泵體和整個(gè)色譜系統(tǒng)的管路。
f)使用的流動(dòng)相必須是HPLC級(jí)或分析純級(jí),特別是配置的流動(dòng)相,在使用前,必須過濾掉其中的顆粒狀雜質(zhì)和其他物質(zhì)(使用0.45μm的濾膜過濾)
g)長(zhǎng)期不使用輸液泵,應(yīng)在最后分析結(jié)束時(shí),用注射器吸取去離子水通過專用的泵頭清洗孔清洗泵體和柱塞桿。以延長(zhǎng)密封圈和寶石柱塞桿的壽命。
h)輸液泵液路在維修或保養(yǎng)時(shí),應(yīng)切斷儀器電源。非專業(yè)維修人員請(qǐng)不要打開機(jī)箱罩。