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液相色譜流動相的那點事

來源:蒲公英 時間:2019-08-06

高效液相色譜法中的流動相主要用水性溶劑、有機溶劑或它們的混合液,水性溶劑也常用於緩衝液。常因資料上表示的內容和實際的配製方法不同,而產生流動相的差異,影響了色譜圖和分析結果。一般來說,溶劑的混合按體積比(V/V)或重量比(W/W)進行。溶液的體積因溫度而變化,所以按重量比混合可調製再現性較好的混合溶劑,但由於操作較麻煩,通常多用體積比混合。隻要沒有特別標明,就可按體積比進行混合,但在特殊情況下,如胺類粘度高的溶液混合時,有時用重量—體積比(W/V)的方法。


液相色譜是樣品組分在柱填料與流動相之間質量交換而達到分離的目的,因此要求流動相具備以下的特點:


a、流動相對樣品具有一定的溶解能力,保證樣品組分不會沉澱在柱中(或長時間保留在柱中)。流動相溶解度達不到要求時,盡量選用流動相中含有的比例較大的成分,以減輕進樣對流動相的影響造成基線不穩。


b、流動相與樣品不產生化學反應,選用流動相配置對色譜峰影響最小。


c、流動相的黏度要盡量小,以便得到好的分離效果;降低柱壓降,延長泵的使用壽命(可運用提高溫度的方法降低流動相的黏度)。

d、流動相的物化性質要與使用的檢測器相適應。如使用UV檢測器,最好使用對紫外吸收較低的溶劑配製。流動相組成溶劑均達不到要求時,選取的溶劑應保證在設定波長內無紫外吸收。


e、流動相沸點不要太低,否則容易產生氣泡,導致實驗無法進行。

f、在流動相配製好後,一定要進行脫氣。除去溶解在流動相中的微量氣體既有利於檢測,還可以防止流動相中的微量氧與樣品發生作用。


1、選擇流動相應注意過濾溶劑 

溶劑在使用前一定要用0.5μm的過濾器過濾,如果使用固體化學試劑(緩衝鹽)配製流動相,過濾特別重要,不能讓固體微粒汙染泵,阻塞進樣器和柱頭過濾片。本實驗室有水溶性和脂溶性兩種過濾膜供選擇(反光麵朝上),過濾水溶性流動相時(如甲醇/水),先用1~2mL甲醇潤濕過濾膜,有助於快速抽濾。


2、注意保持儲液瓶的清潔 

用普通溶劑瓶作流動相儲液器應不定期廢棄瓶子,最後一次應用HPLC級的水或溶劑清洗,不能在清洗過程中留下汙跡。

3、注意保證溶劑的質量 

一定要用HPLC級的溶劑,水也應達到HPLC級,同樣也要使用高純度的緩衝鹽。


4、注意流動相脫氣不充分

流動相受熱,或者流動相不同組分混合時會有氣體產生,氣泡進入泵內引起壓力波動,增加噪音,色譜圖上出現毛刺。可試用下列方法解決問題:流動相再脫氣;采用更有效的脫氣方法或兩種方法配合使用;改係統內混合為係統外預混合。HPLC所用流動相必須預先脫氣,否則容易在係統內逸出氣泡,影響泵的工作。

係統中氣泡的產生:流動相本身存在,梯度淋洗混合後放出氣泡;氣泡的影響:存在於管路中,係統壓力不穩定,實驗結果有偏差;存在於單向閥中,易造成液體回流,流量不準確,甚至是不吸液存在於檢測器中,出現鬼峰,影響檢測準確性。所以做液相對流動相的氣泡和雜質要求比較嚴格。氣泡會影響柱的分離效率,檢測器的靈敏度、基線穩定性,甚至使無法檢測。(噪聲增大,基線不穩,突然跳動)。此外,溶解在流動相中的氧還可能與樣品、流動相甚至固定相(如烷基胺)反應。溶解氣體還會引起溶劑pH的變化,對分離或分析結果帶來誤差。溶解氧能與某些溶劑(如,甲醇、四氫呋喃)形成有紫外吸收的絡合物,此絡合物會提高背景吸收(特別是在260nm以下),並導致檢測靈敏度的輕微降低,但更重要的是,會在梯度淋洗時造成基線漂移或形成鬼峰(假峰)。在熒光檢測中,溶解氧在一定條件下還會引起淬滅現象,特別是對芳香烴、脂肪醛、酮等。在某些情況下,熒光響應可降低達95%。在電化學檢測中(特別是還原電化學法),氧的影響更大。除去流動相中的溶解氧將大大提高UV檢測器的性能,也將改善在一些熒光檢測應用中的靈敏度。

常用的脫氣方法有:加熱煮沸、抽真空、超聲、吹氦等。對混合溶劑,若采用抽氣或煮沸法,則需要考慮低沸點溶劑揮發造成的組成變化。

(1)氦氣脫氣:氦氣脫氣是很有效的脫氣方法。氦氣緩緩的通過流動相趕去溶入的空氣,如果使用得當,在10min內可除去80%~90%的溶入氣體。由於氦氣在流動相中的溶解度極低,所以用氦氣脫氣保護的流動相可以認為是一個無氣體溶解體係。其缺點是氦氣價格比較昂貴,會增加檢驗成本。一般說來有機溶劑中的氣體易脫除,而水溶液中的氣體較頑固。在溶液中吹氦是相當有效的脫氣方法,這種連續脫氣法在電化學檢測時經常使用。但氦氣昂貴,難於普及。

(2)真空脫氣:也是比較常用的脫氣方法。現在多數企業都最常用這種辦法,貯液器被抽成部分真空,溶入的氣體蒸發形成氣泡溢出,其效果僅次於氦氣脫氣。象Agileng1200液相色譜使用的是在線脫氣機。在線脫氣隻適合脫完氣之後的流動相,在使用過程中的微量脫氣。

(3)超聲波脫氣:將配製好的流動相連容器放入超聲水槽中脫氣10~20min。這種方法比較簡便,又基本上能滿足日常分析操作的要求,所以,目前仍廣泛采用。這種方法隻能除去30%的溶解氣體,有時還會引起氣體溶解度的增加。對氧敏感的檢測器不宜用此法。超聲脫氣比較好,10~20分鍾的超聲處理對許多有機溶劑或有機溶劑/水混合液的脫氣是足夠了(一般500ml溶液需超聲20~30min方可),關於超聲時間問題眾說紛紜,各實驗室內5~30分鍾不等,一般來說流動相組成為無機(緩衝鹽溶液)時,5~15分鍾即可,流動相為是水和有機容積混合時,超聲時間要相對長一些,這個方法隻能除去30%的溶解氣體,時間的延長不和效果成正比,且其中氣泡對色譜峰基線穩定性與信噪比有一定影響,一般來說影響不大,15min超聲即可足夠。此法不影響溶劑組成。超聲時應注意避免溶劑瓶與超聲槽底部或壁接觸,以免玻璃瓶破裂,容器內液麵不要高出水麵太多。

(4)加熱回流脫氣:該方法雖然效果很好,但是適用範圍較窄。對於有機溶劑或混合流動相不適合用此法,因為揮發性組分會損失掉,改變流動相的組成。

綜合來說,用真空抽濾後,再用超聲脫氣還是最常用的辦法,用氦氣的方法是效果最好的辦法,而在線脫氣本身也是真空脫氣,但它可以放到儀器上使用,是一種保證性的辦法。

A.離線(係統外)脫氣法不能維持溶劑的脫氣狀態,在你停止脫氣後,氣體立即開始回到溶劑中。在1~4小時內,溶劑又將被環境氣體所飽和。

B.在線(係統內)脫氣法無此缺點。最常用的在線脫氣法為鼓泡,即在色譜操作前和進行時,將惰性氣體噴入溶劑中。嚴格來說,此方法不能將溶劑脫氣,它隻是用一種低溶解度的惰性氣體(通常是氦)將空氣替換出來。此外還有在線脫氣機。

5、注意流動相供給不暢

流動相用完,管道中吸入氣體引起泵壓力不穩。應經常觀察儲液器中流動相的量,加足流動相保證所有的樣品分析完畢。輸液管道上裝沉子沉至瓶底,儲液器蓋上留一小孔正好夾住進液管,使其不能上下移動。


過濾器阻塞引起管道和泵腔空化,壓力不穩。過濾器被微粒所阻塞或長黴,去掉過濾器後如果係統運轉正常,說明已找出問題,換上新的過濾器則可。有時候換上新的過濾器仍然不暢,那就需要查查流動相的製備過程,或者換大孔徑的過濾器。不管如何,流動相都需要重新過濾。流速過高、阻力大,造成空化現象,這是由於過濾器孔徑、管道內徑、流速和溶劑黏度等引起的。如果流速大於10mL/min,常會出現這種現象。

使用下列方法解決:

(1)使用低流速;

(2)換大孔徑的過濾器;

(3)增加進液管道內徑;

(4)抬高或加壓儲液器;

(5)不用過濾器,但流動相一定要先過濾;

(6)儲液器蓋子太緊,在儲液器內形成真空,打出的流動相不連續。應鬆開蓋子或留有1mm的縫隙;

(7)進液管道阻塞或彎曲使泵抽不到液,注意調整進液管道或更換新的。其它問題包括滲漏或接頭鬆動、泵部件損壞等,都能引起供液不正常。

6、注意防止流動相和儲液器被汙染

由於汙染,噪音越來越大,檢測器基線上升。汙染物可能被泵以穩定的濃度打入係統,而再以穩定的濃度流出來,所以在色譜圖中不出多餘的峰。用梯度洗脫時弱流動相可以使汙染物聚在柱頂,流動相強度增加後汙染物可能被洗脫出來一個大的偽峰。有時基線噪音突然增大或突然提高,都是因為反複加進新的流動相或係統用得太久(通宵)所造成的。


新加進的流動相有汙染物或者流動相長黴,繁殖了細菌。髒的儲液器會汙染清潔的流動相。每種流動相備有專用的儲液器,或者定期報廢儲液器。


流動相汙染來自這幾個方麵:試劑質量不高,玻璃器皿不合格;微生物的影響;配製流動相時操作不當等,因此要求高純度化學試劑和HPLC級溶劑。要注意玻璃器皿按規定清洗幹淨;為防止微生物生長,每天要用甲醇清洗係統;懷疑係統內生長了微生物,可用稀硝酸衝洗即可(注意不要損壞柱和管道係統);真空脫氣時防止泵油帶入流動相;用清潔的惰性塞子、攪棒、過濾器和玻璃器皿配製流動相;已經汙染的流動相一定要廢棄掉。

7、注意選擇流動相應不改變填料的任何性質

低交聯度的離子交換樹脂和排阻色譜填料有時遇到某些有機相會溶脹或收縮,從而改變色譜柱填床的性質。堿性流動相不能用於矽膠柱係統。酸性流動相不能用於氧化鋁、氧化鎂等吸附劑的柱係統。

8、選擇流動相應注意純度

色譜柱的壽命與大量流動相通過有關,特別是當溶劑所含雜質在柱上積累時。

9、選擇流動相應注意必須與檢測器匹配

使用UV檢測器時,所用流動相在檢測波長下應沒有吸收,或吸收很小。當使用示差折光檢測器時,應選擇折光係數與樣品差別較大的溶劑作流動相,以提高靈敏度。

10、選擇流動相應注意粘度要低(應<2cp):

高粘度溶劑會影響溶質的擴散、傳質,降低柱效,還會使柱壓降增加,使分離時間延長,最好選擇沸點在100℃以下的流動相。

11、選擇流動相應注意對樣品的溶解度要適宜

如果溶解度欠佳,樣品會在柱頭沉澱,不但影響了純化分離,且會使柱子惡化。

12、選擇流動相應注意樣品易於回收

應選用揮發性溶劑

13、選擇流動相應注意由強到弱

一般先用90%的乙腈(或甲醇)/水(或緩衝溶液)進行試驗,這樣可以很快地得到分離結果,然後根據出峰情況調整有機溶劑(乙腈或甲醇)的比例。

14、選擇流動相應注意三倍規則

每減少10%的有機溶劑(甲醇或乙腈)的量,保留因子約增加3倍,此為三倍規則。這是一個聰明而又省力的辦法。調整的過程中,注意觀察各個峰的分離情況。

15、選擇流動相應注意粗調轉微調

當分離達到一定程度,應將有機溶劑10%的改變量調整為5%,並據此規則逐漸降低調整率,直至各組分的分離情況不再改變。

16、流動相的配製注意有機溶劑和水性溶劑的混合方法

有機溶劑和水性溶劑的混合液作為流動相是經常的,但由於混合方法不同,有時分析結果相差很大。如20mM磷酸鈉緩衝液(pH2.5)90%與乙腈10%的混合液,混合比為9∶1時,20mM 磷酸鈉緩衝液(pH2.5)90%與乙腈10%的體積比為9∶1,也就是可以解釋為各自按體積比例的相當量稱取後進行混合。另外,按10%乙腈解釋,用20mM 磷酸鈉緩衝液(pH2.5),將乙腈稀釋調製也可以成立。在後者情況下,產生混合體積減少部分,餘下的添加20mM 磷酸鈉緩衝液。兩者雖然沒有太大的差別,但由於混合方式不同,分析結果,特別是保留時間,也會有顯著的差別,這點必須注意。

17、50%或(V/V=1/1)乙腈水溶液的配製方法

對於用V/V=1/1的表示配製乙腈水溶液,多按這種方法進行:用量筒測定乙腈500mL,用另一量筒測定水500mL,兩種液體在瓶內充分搖晃混合。不過50%乙腈水溶液的表示時,同樣也多是按上述方法配製,但查化學辭典時,實際上是按這種方法進行配製:首先將500mL乙腈,注入1L的量瓶中,量瓶邊攪拌邊加水,等待液溫達到室溫,用全量水,使溶液到1L。這樣一來,用%表示和“V/V”體積比表示,最終得出的流動相組成不同。也就是說,混合溶劑的密度,與由原溶劑密度計算的單純平均值不相同,所以用上述兩種方法調製的流動相組成差異。如在室溫(25℃)附近水50mL和乙腈50mL混合時體積不是100mL,而有所減少,約為96mL。在一般情況下,多用操作簡便的第一種方法。

18、流動相的配製注意溶劑體積的溫度影響

溶液的密度受周圍溫度的影響。剛從溶劑冷藏箱拿出來的溶液溫度與實驗室的室溫相比,要低不少,乙腈和水混合液因發熱反應,溶液溫度升高。因此,為能調製再現性好的流動相,建議在使用前用恒溫水浴鍋將液溫調到接近室溫。

19、流動相的配製注意用兩台泵進行溶劑混合

雙泵主要是在探討流動相的配比或者梯度洗脫是比較方便,知道確切的液相色譜儀條件時,建議配好後使用的話,混合比較均勻,效果較好。在反相分析中,常用的有機溶劑和水的等濃度法,使用高壓兩元梯度係統,用兩台泵將流動相分別輸液後混合等封閉式混合時與預先在瓶內混合後用1台泵輸液時,因混合後體積變化的不同,保留時間也有所不同,一定要注意。不僅是流動性的調製方法,試樣溶液和其他溶液的調製也經常有上述問題,另外,在不同部門(醫藥部門或化工部門)各自都有自己的常識和習慣。在這種情況下,就要求各部門在製作相關溶液配製方法時能規定通則,定義設計溶液的調製方法,這樣避免混亂,以在日常工作中更好地記住這些表示方法。

20、注意流動相的PH

 如需在一定PH值下操作,須定期測定流動相的PH值,大氣中的CO2溶解在流動相內將引起PH值的改變,特別是貯液瓶密閉不嚴時這種影響可能更大。

21、注意更換柱子及流動相

軟質或半軟質填料的溶脹率隨溶劑極性的變化而變化,使用新柱時應先用25~30倍柱容積的合適流動相平衡。更換流動相時,如果兩種流動相不互溶,需采用過渡溶劑使前一種流動相逐步溶解除去。例如,2、2、4-三甲基戊烷換成甲醇時,必須用乙酸已酯或其他溶劑過渡,直到標準物保留值達到穩定狀態。

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