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06-09
由于气相色谱仪的检测器的原理和检测特性,造成了很多客户再采购仪器时,都是根据自己所需检测的样品而定。那么气相色谱仪常用的检测器有哪些?下面来简单的说说这个问题!
07-22
高效液相色谱仪(HPLC)现已成为有机化学分析的重要手段之一。同样,在食品分析中,无论是残留分析还是成分分析,HPLC也已成为不可或缺的分析仪器。和其它分析仪器一样,你若想让HPLC很好地为你工作、得到可靠的数据,首先你要保养好它,使它处于一个良好的待机状态,这样你操作它进行分析时就可以比较顺利地获得理想的结果。而且良好规范的操作习惯可以延长仪器使用寿命。
大家在学校或接受仪器公司培训的时候,老师或工程师会提出很多的操作注意事项。但要是总结归纳一下,最重要的有三点:脱气、过滤和冲洗。本文围绕这三点进行讨论,给新从事HPLC分析的工作者一点操作建议,希望能对正确的操作仪器有一点帮助。更欢迎有经验的专家介绍使用经验,提出好建议。
一、脱气
流动相脱气对于避免HPLC系统出问题,顺利得到一个理想的数据是一个很有效的措施。HPLC系统内是不希望有气泡存在的。HPLC泵在输送液体时要产生很大的力量,由于气体的压缩比与液体相比大的多,因而当气泡存在时,你将观察到瞬间的流速降低和系统压力下降。如果这个气泡足够大,液相泵将不能输送任何溶剂,而且如果压力低于预先设定的压力低限,泵将停止工作。有些泵设计可以很好地排除气泡,而也有一些泵设计当气泡存在时将停止运转。
当一个气泡通过输液泵时,由于系统压力大,气泡通常会溶解在流动相溶液中,随流动相通过柱子。但是到达检测器流通池时系统压力又恢复到了大气压,因而气泡可能在检测器流通池中又显现,在色谱图上会出现不规律的毛刺。为解决这个问题,有些仪器公司设计一个反压控制器,这样可以在检测器出口提供足够的压力保持气泡始终溶解在流动相中直到它们流出检测器。当然,这个压力不能超过流通池所能承受的压力极限,否则可能损坏检测器。
紫外/可见光(UV/VIS)检测器的液相色谱图中的噪音毛刺通常是气泡进入并通过流通池的征兆。有些检测器对空气的存在也非常敏感,但表现出的征兆与UV/VIS不同,例如有报导说,当使用荧光(FL)检测器时,流动相中溶解氧的存在可能会使一些化合物失去荧光性。此外,对于利用待测物质在电极表面发生氧化还原反应引起电流变化而进行检测的电化学(EC)检测器,对流动相中的溶解氧的存在也非常灵敏。此外,气泡的存在有时还会导致保留时间不重现。
所以,必须注意消除流动相中的空气,并且还应避免空气由管路(如PTFE管)渗透进流动相中。
如果适当地关注在使用之前脱去流动相中溶解进的空气,上述这些问题均能避免,或把影响降至最低。常用的脱气方法有如下几种:
1、吹氦脱气法:利用氦气在液体中溶解度比空气低的特性,在0.1MPa压力下,以约60 mL/min流速通入流动相储液容器中10~15min,可以很有效地从流动相中排除溶解的空气,能排除接近80%的氧气。采用一个高效分布式喷射流装置,一体积的氦气可从流动相中将等体积的几乎全部气体排除。这意味着1L氦气通过1L流动相就可完成排气这个工作。这种脱气方法虽然好,但我们国内氦气价格较高,很少有实验室采用此方法。
2、 加热回流法:此法的脱气效果较好。在操作时要注意冷凝塔的冷却效率,否则溶剂会丢失,混合流动相的比例会有变化。
3、 抽真空脱气法:此法可使用真空泵,降压至0.05~0.07MPa即可除去溶解的气体。但是由于真空脱气会使混合溶剂组成发生变化,从而影响到实验的重现性,因此多用于单溶剂体系的简单分析。
4、超声波脱气法:将欲脱气的流动相置于超声波清洗器中,用超声波震荡10~20min。此法的脱气效果zui差。
5、 在线脱气法:现在商品的HPLC仪器,均可配在线脱气机。在线脱气使用简单,低故障,有效。建议购买仪器时一定要购买,有的公司是作为选购件,所以与仪器公司谈配置时应与公司确认。
二、过滤
任何颗粒物进入HPLC系统后都会在柱子入口端被筛板挡住,zui后的结果是将柱子堵塞,表现出的特征是系统压力增加并使色谱峰变形。因此,要采取各种预防措施,包括操作步骤和商品仪器自身的各种过滤设计,努力防止或减少颗粒物进入HPLC系统中,从而延长仪器和色谱柱的使用寿命,并提高数据的可靠性。在HPLC系统中,颗粒物的主要来源有三个途径:流动相、被测样品和仪器系统部件的磨损物。
1、流动相
如果流动相均由高效液相色谱级溶剂组成,流动相没有必要过滤。这是因为高效液相色谱级的有机溶剂,例如乙腈、甲醇等,在制造的工艺过程中都已经过了0.2 µm微孔滤膜过滤。同样的,无论你是买的HPLC级的水还是在实验室使用超纯水净化系统制备的水,zui后一步也是通过0.2 µm微孔滤膜。然而,如果有任何一种缓冲液中加入了固体物,例如磷酸盐,流动相过滤将是必要的一个步骤。虽然缓冲盐可能是可溶解的、高纯的,但它还是可能含有颗粒物质,例如在盖试剂瓶的塑料内盖时,塑料瓶盖子与瓶口边缘挤压就会产生塑料颗粒。在这种情况下,添加的一种固体物可能完全溶解了,但是少量杂质颗粒存在于流动相中成为残渣。
流动相通过0.45 µm微孔滤膜过滤对于从流动相中除去所有颗粒物是一个有效方法。0.2 µm微孔滤膜也可以用,但是它们就这个应用而言并不比0.45µm微孔滤膜更有效,而且它的过滤速度会更慢,特别是当实验室使用的试剂和水的质量不太好时。建议实验室在编写制定他们流动相制备标准操作程序(SOPs)时规定,可以借鉴国际上同类实验室的规定,即:
流动相制备仅采用HPLC级液体时不需要过滤,反之所有流动相组成在使用前必须过滤。
在连接储液瓶和泵的输液管的末端入口采用下沉式过滤器(常见材质有熔融玻璃砂芯滤板和微孔金属的两种)也是很重要的。这个过滤器的规格为≥10 µm的微孔物质,所以它不能取代流动相过滤步骤,但是它能除去系统中的尘土并保证储液瓶、输液管使用的可靠性。
2、被测样品
液相系统中的第二个颗粒物来源是被测样品。一些实验室在将他们的样品放置在自动进样器盘(或手动进样)以前,所有样品都先通过一个0.45 µm针筒式过滤器过滤。这是一个有效除去被测样品中颗粒物的方法。但是这个过程也有一点需要关注:你使用了针筒式过滤器就不可能100%得到通过过滤器的被测样品,总会有或多或少的丢失。丢失来自这样几方面:过滤器滤膜的吸附、过滤器滤出的颗粒物上的吸附、针筒式滤膜过滤器与针筒连接处的渗漏等。如果有丢失,过滤后液体中被测物的含量或浓度与原基本样液的含量或浓度还相同吗?这个问题一般需要通过实验确认。确认这步是要增加工作量和费用的。过滤器的使用是一种消耗,每个过滤器的价格从几元到十几元。但在做食品中残留物分析时,由于基质大多比较复杂,所以过滤这步已成为不可或缺的一步。在实际分析工作中,一般检测每一组样品会带一个外标、一个添加回收或是质控样品,所以,只要zui终检测时得到的信噪比能满足检出限要求,可将这步视为系统误差而忽略。
3、仪器系统部件的磨损物
最后,在HPLC系统中颗粒物的另一个主要来源是输液泵密封垫和进样阀旋转轴的磨损。关于输液泵密封垫的磨损更换有两种不同建议。
一种建议认为,在一般实验室中输液泵密封垫通常使用寿命为六个月到一年,因此建议半年或一年更换这些密封垫,实验室应基于上述观点制定定期预防性维护计划。该观点认为:与输液泵密封垫颗粒堵塞柱子而更换新柱子的费用相比,更换密封垫的费用低些。一些输液泵有玻璃砂芯或筛网,可在流路中滤掉从泵密封垫磨损下来的颗粒物,防止这些颗粒物随流动相流至柱头。若有这种装置应查阅输液泵操作手册,查看推荐的这种过滤器清洗或更换的间隔。
另一种建议则认为,原装密封垫的密封效果最好,更换以后容易引起流动相渗漏。所以,只要不漏液就不要轻易更换密封垫。
两种说法都有其道理,具体如何操作,建议与仪器公司工程师沟通,各公司的仪器还是有些不同的。
自动进样器旋转轴的密封随着使用时间也会磨损,但是在我的经验中,即便是高负荷的运转旋转轴密封垫也可以使用几年。如果你的自动进样器系统有计数进样阀转动次数的功能,你可以设定一个警铃当预设阀转动次数已达到时提醒你。曾有一种说法,进样器最多转动20,000次,这仅仅是进样10000个;但这似乎不是实验室涉及的常规样品分析使用寿命,它们的实际使用寿命会更长。旋转轴密封磨损后会渗液,比较明显的特征是同一样品多次进样后,峰面积值差别比较大(RSD>5%)。当然,输液泵的密封垫和旋转轴的密封垫磨损将增加更多研磨物在流动相中,加速对这些部件的损伤。
此外,如果你日常运行的流动相有缓冲盐,如磷酸缓冲盐,密封垫的磨损会更快。无论颗粒物源于何物,实验时都要将其除去。推荐在HPLC系统中采用一个0.45或0.5 µm的在线多孔过滤器,接在自动进样器和柱子之间,即使已使用了保护柱。这个在线过滤器将成为挡板代替柱头的滤板,而且如采用一个玻璃砂芯滤板,既便宜,更换又方便(几分钟就可更换)。若采用在线过滤,HPLC系统检测每批样品开始前记录下压力值,当压力上升一定值,例如25%或增加500psi,应该更换玻璃砂芯滤板了,更换以后冲洗几分钟系统将恢复到原来的压力值。
三、冲洗
使HPLC系统良好运行的第三个要点是保持系统的清洁。你需要关注流动相流经该系统的所有地方,对于这些地方经常性的冲洗,将使你的系统保持在“Ready”状态。
1、流动相储液瓶
首先要经常清洗流动相储液瓶,或者每做一批新样品更换一次流动相。一个脏的储液瓶将会污染注入的流动相。建议储液瓶中缓冲液使用时间不要超过一周,而有机溶剂使用时间不要超过一个月。也有人建议储液瓶中保持用溶剂充满,直到更换分析方法储液瓶需更换新溶剂(流动相组成发生变化)时,将旧溶剂倒掉更换新溶剂,这样胜于将溶剂用完。但这对于分析样品量少的实验室而言似乎有些浪费。仪器公司的工程师建议储水瓶的水要天天换,每周瓶子还应该用异丙醇清洗一次。有的实验室则在水里加入0.1~1 mM的甲酸抑制微生物的生长。这些做法看起来有些繁琐,但却能起到“磨刀不误砍柴工”作用。
2、泵
接下来要冲洗的是泵。千万不要一分析完冲几分钟后就停泵,特别是当流动相中含有难挥发的缓冲液(如磷酸盐)时。如果仪器不是连续使用,当流动相蒸发时,难挥发物就会粘在活塞密封垫的表面,难挥发物将形成固形物沉淀。这是泵密封垫磨损和单向阀渗漏的主要原因之一。所以,无论使用长短,在停泵以前一定要用非缓冲液流动相冲洗泵在半个小时以上,要是流动相中有难挥发缓冲盐则建议冲洗的时间应该更长些。
3、自动进样器
自动进样器也要按规定清洗。现在的仪器多配有自动进样器的冲洗液瓶,通常只要注意及时更换、补充冲洗液即可。自动进样器用的洗涤液也要采用与流动相相同的方式处理,并根据溶剂的有效期和规定,清洗储液瓶或更换洗涤液。现在的自动进样器设置、操作都很简单,如果时间允许(特别是利用夜间运行),每次分析完后设置进1、2针纯溶剂(如甲醇、乙腈),也是一个好做法。
4、色谱柱
对柱子的污染是随使用时间而增加。通常表现是:运行走基线时在记录的色谱图中基线噪音增加,泵压也增加。解决这个问题的zui有效方法就是在每一批样品分析结束后或准备卸下柱子时用大量的流动相冲洗柱子(例如,甲醇、乙腈和水)。用梯度冲洗效果更好,具体的比例要根据柱子的说明书和性质而定。
5、检测器
如果是正常使用,检测器将依据其性质并按照说明书规定进行洗。例如UV/VIS检测器或FL检测器,在对柱子和系统进行冲洗时也就一同对检测器流通池中污染物进行了清洗。但是蒸发光检测器或质谱仪则需要按照说明书进行定期清洗。这些检测器在使用时会有难挥发污染物沉积,如质谱仪离子源的喷针、毛细管、锥孔板、预四极等部件,因而需要定期清洗。而且对联有这些检测器的系统冲洗时,最好与这些检测器断开,以减少对检测器的污染。
总之,实验室日常使用的液相色谱仪要是能认真做好这三项工作——脱气、过滤和冲洗,你的仪器可以得到良好的预防性维护,使用时就会感到比较顺手。当然,在实际操作时遇到的问题并没有这么简单,但这三个良好习惯将是正确操作、使用HPLC系统的基础。
文章来源:普惠动物营养
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05-30
液相色谱仪是利用混合物在液-固或互不相溶的两种液体之间分配比的差异,对混合物进行先分离而后分析鉴定的仪器,应用极其广泛。作为一种高精密仪器,其维护保养工作具有举足轻重的地位,文章依照流动相流经的顺序详细探讨了仪器各组成部分的日常维护保养。
做好液相色谱仪的日常维护保养,养成良好的使用习惯,能极大地降低故障率,减少停机和降低维修成本。从液相色谱仪的硬件结构来看,按照流动相经过的顺序有以下组成部分:流动相溶剂瓶→高压泵→进样器→色谱柱→检测器→废液。下面就依照此顺序来探讨液相色谱仪各部件、各环节在日常使用中需要注意的事项。
一、流动相溶剂瓶的保养
溶剂瓶是流动相的起点,通常是盛放水相溶液或是有机相溶液。
1. 水相溶液
对于水相溶液来说,首要的问题是防止污染。虽然液相用的水大都经过杀菌处理,但是细菌的生命力很顽强,在适当的温度和光照情况下,它们就会活跃起来,如果在流动相里加入磷酸盐一类的添加剂,它们更是如虎添翼。所以,对于溶剂瓶我们要做的非常重要的工作就是勤换流动相,常换常新。
2. 有机相溶液
对于有机相溶液,可以不用担心细菌繁殖的问题。但是有机相容易发生聚合,特别是乙腈在适宜的光照条件下极易发生聚合,瓶子里就会出现一些絮状的聚合沉淀物。为了防止聚合过程的发生,装乙腈时要用棕色的溶剂瓶,避免阳光直射,更换乙腈时应当弃去瓶底剩余的溶液。
3. 清洗过滤
溶剂瓶里的过滤头,其作用是为了防止溶液瓶中的颗粒杂质进入到仪器的流路系统中,它的材质通常分为玻璃烧结石英和不锈钢,如果不慎堵塞会造成流动相吸液不畅,因此必须进行清洗,玻璃材质的通常是用稀硝酸泡,而不锈钢材质的可以直接进行超声清洗。
4. 流动相的脱气
脱气的目的是为了除去流动相中溶解的气体,使色谱泵的输液准确,保留时间和色谱峰面积再现性提高;使基线稳定,信噪比增加,防止气泡引起尖峰,从而提高检测器性能;减少死体积,防止填料氧化,从而保护色谱柱。目前常用的脱气方法有以下4种。
(1) 氦气脱气法:利用液体中氦气的溶解度比空气低,连续吹氦脱气,效果较好,但成本高;
(2) 加热回流法:效果较好,但操作复杂,且有毒性挥发污染;
(3) 真空脱气法:易抽走有机相;
(4) 超声脱气法:流动相放在超声波容器中,用超声波振荡10~15min,此方法效果较差,但操作简单。实际工作中,超声脱气法操作简单,仍被广泛应用,虽然此方法有时会引起气体溶解度的增加,但基本上能满足日常分析操作的要求。
二、高压泵的保养
泵是液相色谱的核心,泵将流动相从溶剂瓶输送到液相流路系统中,并要在高压下保持流量和压力的稳定。状态正常的高压泵是液相色谱准确分析的基础,所以平日一定要重视对泵的维护。
1. 泵压力波动
很多情况下,泵的问题反映在压力上,压力波动又是最常见的一类问题。泵正常的压力波动通常会在2%以内,且平稳规律;不正常的波动通常由气泡和盐造成。如果流动相中的气泡没有被脱气机除掉而到了泵以后,就会造成压力波动,通常我们可以通过重新清洗(purge)流路和再次脱气流动相加以解决。
由盐造成的波动主要是因为流动相中加入了浓度较高的缓冲盐,在含盐流动相与有机相混合的时候,盐会有微小的析出,从而导致压力异常波动,解决这类问题可以考虑适当降低盐的浓度,或者使用甲醇取代乙腈有机相。如果一定要用到此类流动相,可以考虑在有机相中加入一定比例的水,然后适当提高梯度结束的终点。
2. 过滤白头保养
在泵的维护里还有一项常做的工作就是更换清洗阀上的过滤白头,通常判断的标准是纯水以5mL/min流速清洗的时候,如果压力超过1MPa则考虑更换。根据更换下来的过滤白头,可以大致判断仪器的使用状况。如果白头是白色的且不脏,但是堵,那有可能是流动相中有盐析出造成的;如果白头是灰黑色的,这是最常见的状况,是由于泵头密封垫磨损造成的;如果白头是黄色、绿色等怪异的颜色,仪器污染较严重,可能是流动相里的微生物造成的。
除此之外,在泵的使用过程中,常常会遇到更换流动相的情况,这种更换是指从反相溶剂更换到正相溶剂或者反过来的过程。这个过程要考虑流动相的兼容性,常用的正反相色谱溶剂是不互溶的,所以在更换期间,一定要用异丙醇彻底冲洗系统,保证管路里所有的原有溶剂都被异丙醇替换掉后再更换流动相。
三、进样器的保养
进样器分手动和自动两大类,虽然两者工作模式不同,但使用的要点是基本一致的。
1. 防止交叉污染
自动进样器最常见的问题是交叉污染,交叉污染产生的原因很直接,样品残留在进样针内外表面,并随下一次进样进入色谱系统。要解决交叉污染,主要靠清洗。自动进样器都会有洗针的功能,如果样品浓度较高或者是吸附性比较强,一定要打开此功能;如果未打开洗针功能,污染可能已经残留在了针座或流通阀上,那么这两个部件需及时超声清洗。
出现在自动进样器上的另外一个问题是峰面积重现性差,考虑可能与自动进样器吸取样品有关。首先观察样品的液面是不是足够高,以保证进样器可以吸到样品。排除这个问题后,再察看自动进样器的设置,对于一些粘度大的样品,要降低自动进样器的吸取速度。
2. 精细操作
手动进样器的操作要点大致相同,应使用液相色谱仪专用平头进样针,进样时插针应插到底,不使用时将针头留在进样器内,使用前后都要及时清洗。
四、色谱柱的保养
色谱柱是化合物分离的关键。保养良好的色谱柱具有很高的塔板数,且仪器基线平稳。色谱柱一般比较昂贵,在平时的工作中要注意以下几个事项:
(1) 色谱柱不能够碰撞、弯曲或强烈振荡。安装时要保证阀件或管路的清洁;
(2) 流动相在使用前必须进行脱气处理,尽量不使用或少使用高粘度的流动相;
(3) 在满足灵敏度的情况下,尽可能使用小进样量。如果样品比较“脏”,要进行净化或提纯处理;
(4) 分析结束后,要清洗进样阀中残留的样品,并用流动相或适当的溶剂清洗色谱柱;
(5) 如色谱柱长期不用,应该用适当的有机溶剂保存并封闭或定期给柱子补充合适的流动相。对于反相柱可以储存于纯甲醇或乙腈中,正相柱可以存放于严格脱水后的纯正己烷中,离子交换柱可以储存于水中。
五、检测器的保养
目前市场上检测器的种类繁多,而且各有特性。以最常用的紫外(VWD)/二极管阵列(DAD)检测器来说,这两类都是紫外类的检测器,虽然光路设计不同,但是本质原理都是相同的。
1. 光源部分
检测器中非常重要的部件是光源,光源对发射能量有要求,一旦能量衰减到一定程度,就会出现基线噪声变大,灵敏度降低等一系列影响使用的问题,因此光源是一个消耗品。通常紫外灯的寿命是2000h,当到达这个时限的时候,我们就要特别关注灯的能量状况,可以通过仪器维护软件中自带的“灯能量测试”功能来判断,测试的结果会分别评估低、中、高三个波长段的能量,一旦某个波长段的测试结果显示失败,就表示需要更换灯。
2. 检测池
检测器中另一个重要部件是检测池,也叫流通池。通常大家最关心的一个问题是检测池被堵掉,因为检测池通常不是很耐压,所以一旦被堵就很可能造成损坏。事实上检测池通常不太容易被堵,原因是几乎所有的颗粒杂质都会被色谱柱拦下了,所以堵塞检测器的东西基本都不是来自样品的,很可能是后来“产生”的,比如含盐流动相残留在检测池中导致盐析出。
六、废液的处置
液相色谱仪的废液大部分含有有机溶剂,会对人体产生一定的危害,对环境也会产生污染,严禁随意倾倒,应及时处理。目前,国内大部分实验室是将废液送到专门的废液处理站集中进行无害化处理。
液相色谱仪是测量仪器中的一种利用混合物在液-固或互不相溶的两种液体之间分配比的差异,对混合物进行先分离后分析鉴定的仪器,应用于生物化学、生物医学、环境化学、石油化工等部门。液相色谱仪是一种高精密仪器,在日常使用中的维护保养工作细致谨慎,需要每一位使用者在实践中不断地摸索。
文章来源:公众号实验室分析检测
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