流動(dòng)相脫氣是液相色譜儀提高檢測(cè)性能和保護(hù)色譜柱的有效措施。
一、液相色譜儀液相色譜儀流動(dòng)相脫氣的目的:
1、使色譜泵輸液均勻準(zhǔn)確,減小脈動(dòng)。
2、提高保留時(shí)間和色譜峰面積的重現(xiàn)性。
3、防止氣泡引起尖峰。
4、使基線穩(wěn)定,提高信噪比。
5、降低溶劑的紫外吸收本底。
6、減少死體積。
7、防止填料氧化。
二、液相色譜儀流動(dòng)相常用的脫氣方法:
1、吹氦脫氣法:
利用液體中氦氣的溶解度比空氣低的特性,連續(xù)吹氦脫氣,效果較好,適合所有溶劑。但成本高,使用較少。
2、加熱回留法:
脫氣效果比較好,但操作復(fù)雜。
3、超聲波脫氣法:
操作簡(jiǎn)單,但脫氣效果不理想。
4、抽真空脫氣法:
利用真空泵降壓至0.05~0.07MPa,可除去溶劑中的氣體。但抽真空會(huì)引起混合溶劑組分的變化,從而影響實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性,多用于單一溶劑體系。
5、在線真空脫氣法:
利用膜滲透技術(shù),在線真空脫氣,智能控制,成本低,脫氣效果明顯優(yōu)于以上幾種方法,并適用于多元溶劑體系。
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液相色譜儀系統(tǒng)由儲(chǔ)液器、泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測(cè)器、記錄儀等幾部分組成。
儲(chǔ)液器中的流動(dòng)相被高壓泵打入系統(tǒng),樣品溶液經(jīng)進(jìn)樣器進(jìn)入流動(dòng)相;
被流動(dòng)相載入色譜柱(固定相)內(nèi),由于樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數(shù);
在兩相中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的吸附-解吸的分配過(guò)程,各組分在移動(dòng)速度上產(chǎn)生較大的差別;
被分離成單個(gè)組分依次從柱內(nèi)流出,通過(guò)檢測(cè)器時(shí),樣品濃度被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到記錄儀;
數(shù)據(jù)以圖譜形式打印出來(lái)高效液相色譜儀主要有進(jìn)樣系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng);
下面將分別敘述其各自的組成與特點(diǎn)。
進(jìn)樣系統(tǒng)
一般采用隔膜注射進(jìn)樣器或高壓進(jìn)樣間完成進(jìn)樣操作,進(jìn)樣量是恒定的。
這對(duì)提高分析樣品的重復(fù)性是有益的。
輸液系統(tǒng)
該系統(tǒng)包括高壓泵、流動(dòng)相貯存器和梯度儀三部分。
高壓泵的一般壓強(qiáng)為47~44X10Pa,流速可調(diào)且穩(wěn)定,當(dāng)高壓流動(dòng)相通過(guò)層析柱時(shí);
可降低樣品在柱中的擴(kuò)散效應(yīng),可加快其在柱中的移動(dòng)速度;
這對(duì)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(dòng)相貯存器和梯度儀,可使流動(dòng)相隨固定相和樣品的性質(zhì)而改變;
包括改變洗脫液的極性、離子強(qiáng)度、PH值,或改用競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑或變性劑等。
這就可使各種物質(zhì)(即使僅有一個(gè)基團(tuán)的差別或是同分異構(gòu)體)都能獲得有效分離。
分離系統(tǒng)
該系統(tǒng)包括色譜柱、連接管和恒溫器等。
色譜柱一般長(zhǎng)度為10~50cm(需要兩根連用時(shí),可在二者之間加一連接管);
內(nèi)徑為2~5mm,由"優(yōu)質(zhì)不銹鋼或厚壁玻璃管或鈦合金等材料制成;
住內(nèi)裝有直徑為5~10μm粒度的固定相(由基質(zhì)和固定液構(gòu)成)。
固定相中的基質(zhì)是由機(jī)械強(qiáng)度高的樹脂或硅膠構(gòu)成;
它們都有惰性(如硅膠表面的硅酸基因基本已除去)、多孔性(孔徑可達(dá)1000?)和比表面積大的特點(diǎn);
加之其表面經(jīng)過(guò)機(jī)械涂漬(與氣相色譜中固定相的制備一樣);
或者用化學(xué)法偶聯(lián)各種基因(如磷酸基、季胺基、羥甲基、苯基、氨基或各種長(zhǎng)度碳鏈的烷基等)或配體的有機(jī)化合物。
因此,這類固定相對(duì)結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)有良好的選擇性。
例如,在多孔性硅膠表面偶聯(lián)豌豆凝集素(PSA)后,就可以把成纖維細(xì)胞中的一種糖蛋白分離出來(lái)。
另外,固定相基質(zhì)粒小,柱床極易達(dá)到均勻、致密狀態(tài),極易降低渦流擴(kuò)散效應(yīng)。
基質(zhì)粒度小,微孔淺,樣品在微孔區(qū)內(nèi)傳質(zhì)短。這些對(duì)縮小譜帶寬度、提高分辨率是有益的。
根據(jù)柱效理論分析,基質(zhì)粒度小,塔板理論數(shù)N就越大。
這也進(jìn)一步證明基質(zhì)粒度小,會(huì)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(diào)到60C;
通過(guò)改善傳質(zhì)速度,縮短分析時(shí)間,就可增加層析柱的效率。
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(guò)程中容易遇到的問(wèn)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(wú)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(guò)大流速。溶劑瓶避免陽(yáng)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(guò),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(wèn)題。
進(jìn)樣系統(tǒng)的維護(hù)
對(duì)于液相色譜來(lái)說(shuō),無(wú)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(guò)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(guò)泵的限值壓力;再轉(zhuǎn)到進(jìn)樣位時(shí),過(guò)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(guò)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(guò)程中,需要注意下列問(wèn)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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﹣?lái)清洗柱子。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(wú)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(guò)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(wú)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(guò)高
壓力過(guò)高的原因有很多,但總體來(lái)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(lái)檢查哪一段發(fā)生堵塞,檢查柱子進(jìn)口過(guò)濾芯是否被污染;
PURGE閥過(guò)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(guò)低
壓力過(guò)低總體來(lái)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(guò)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。