液相色譜儀(HPLC)作為現(xiàn)代分析實驗室的核心設(shè)備,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。然而,在日常使用過程中,儀器難免會出現(xiàn)各種故障問題,影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和實驗效率。本文將系統(tǒng)介紹液相色譜儀常見的六類故障現(xiàn)象,包括保留時間異常、峰形問題、基線噪聲、壓力異常、氣泡問題以及重復(fù)性差等,并提供詳細(xì)的解決方案和預(yù)防措施,幫助操作人員快速診斷和排除故障,確保儀器處于最佳工作狀態(tài)。
保留時間異常問題
保留時間是液相色譜分析中最重要的參數(shù)之一,其異常變化直接影響定性定量分析的準(zhǔn)確性。保留時間異常主要表現(xiàn)為三種情況:波動、縮短和延長。
當(dāng)保留時間出現(xiàn)波動時,首先應(yīng)檢查柱溫控制情況。如果色譜柱設(shè)置為室溫運(yùn)行,環(huán)境溫度的變化會導(dǎo)致保留時間漂移,應(yīng)將柱溫箱設(shè)置為恒定溫度(如25℃或30℃)。其次,等度洗脫與梯度洗脫轉(zhuǎn)換時,需要足夠時間使系統(tǒng)達(dá)到平衡,通常需要用10倍以上柱體積的流動相沖洗色譜柱13。此外,緩沖液濃度過低(<25mmol/L)也會導(dǎo)致保留時間不穩(wěn)定,此時應(yīng)提高緩沖液濃度。若上述措施無效,則可能是色譜柱被污染或達(dá)到使用壽命,需要更換保護(hù)柱或新色譜柱。
保留時間縮短通常與流速增加有關(guān),應(yīng)檢查泵的流速設(shè)置是否準(zhǔn)確。柱溫設(shè)置過高同樣會導(dǎo)致保留時間縮短,需核實溫控系統(tǒng)。進(jìn)樣量過大或樣品濃度過高時,減少進(jìn)樣量或稀釋樣品可解決問題。流動相組成變化,特別是有機(jī)相揮發(fā)導(dǎo)致比例改變,或兩相互溶不良產(chǎn)生沉淀,都會影響保留時間。此外,流動相pH值超出3-7.5范圍可能導(dǎo)致固定相流失,進(jìn)而改變保留特性。
保留時間延長則與流速降低相關(guān),需檢查泵流速設(shè)定及管路是否有泄漏。柱溫設(shè)置偏低也會延長保留時間。與縮短情況類似,流動相組成變化和pH值異常同樣會導(dǎo)致保留時間延長。針對這些情況,操作人員應(yīng)定期校準(zhǔn)流速和溫度,使用高質(zhì)量的HPLC級溶劑配制流動相,并確保充分混合和脫氣。
峰形異常問題
峰形異常是液相色譜分析中另一類常見問題,主要包括峰拖尾、峰展寬、肩峰或分叉等現(xiàn)象,這些問題直接影響分離效果和定量準(zhǔn)確性。
峰拖尾可能由多種因素引起。色譜柱超載時,減少進(jìn)樣量或稀釋樣品可改善峰形,也可換用更高載樣量的色譜柱。色譜柱性能下降(如固定相流失或污染)時,更換新柱是最直接的解決方案。系統(tǒng)死體積過大(如連接管路過長或內(nèi)徑過粗)會導(dǎo)致峰展寬和拖尾,應(yīng)盡量減少連接管路長度,使用細(xì)內(nèi)徑(如0.1mm)管路。對于硅羥基引起的次級相互作用,可通過增加緩沖液濃度、降低流動相pH值或使用添加劑(如三乙胺)來抑制。樣品中的雜質(zhì)干擾也會導(dǎo)致峰拖尾,此時需優(yōu)化樣品前處理步驟或調(diào)整流動相組成。
峰展寬問題通常與進(jìn)樣技術(shù)有關(guān)。進(jìn)樣體積過大時,應(yīng)使用流動相配制樣品以減少溶劑效應(yīng)。樣品過載則需降低濃度或減少進(jìn)樣量。進(jìn)樣閥中殘留氣泡會造成峰擴(kuò)展,進(jìn)樣前后應(yīng)充分排除氣泡。高粘度流動相會降低傳質(zhì)效率,導(dǎo)致峰展寬,可提高柱溫或改用低粘度溶劑。等度洗脫時保留時間過長(>30min)可考慮增加流速或改用梯度洗脫。與峰拖尾類似,系統(tǒng)死體積過大也是峰展寬的常見原因,應(yīng)優(yōu)化連接管路。
肩峰或分叉峰通常表明色譜柱存在問題。進(jìn)樣量過大或樣品濃度過高時,減少進(jìn)樣量或稀釋樣品可改善峰形。樣品溶劑強(qiáng)度過強(qiáng)(如純有機(jī)相)會導(dǎo)致初始區(qū)帶變形,應(yīng)使用與初始流動相組成相近的弱溶劑溶解樣品。色譜柱頭污染或填料塌陷是分叉峰的常見原因,輕者可嘗試反向沖洗,嚴(yán)重時需更換新柱或重新填裝柱頭。
基線問題與鬼峰
基線問題主要包括基線噪聲和鬼峰,這些干擾會降低檢測靈敏度并影響積分準(zhǔn)確性。
基線噪聲可能由多種因素引起。流動相或檢測池中存在氣泡時,應(yīng)對流動相進(jìn)行脫氣處理(超聲、He氣鼓泡或在線脫氣)。檢測器氘燈老化會產(chǎn)生連續(xù)噪聲,更換新燈可解決問題。隨機(jī)噪聲通常源于系統(tǒng)污染,應(yīng)清洗色譜柱、凈化樣品并使用HPLC級試劑。電源干擾(如電壓波動)會導(dǎo)致偶發(fā)噪聲,使用穩(wěn)壓電源可有效改善。
鬼峰(即非樣品來源的雜峰)是困擾許多分析人員的難題。色譜柱未充分平衡時,繼續(xù)用流動相沖洗直至基線平穩(wěn)。樣品溶劑與流動相不一致時,溶劑峰會干擾分析,應(yīng)盡量使用流動相溶解樣品。進(jìn)樣閥殘留會產(chǎn)生固定位置的鬼峰,需用強(qiáng)溶劑(如甲醇、乙腈)清洗進(jìn)樣閥,并優(yōu)化清洗程序。水質(zhì)不合格(如含有有機(jī)物)是常見鬼峰來源,必須使用HPLC級水配制流動相。
針對這些基線問題,預(yù)防勝于治療。流動相應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用,混合溶劑需先混合再過濾(0.45μm濾膜),并經(jīng)脫氣處理。更換流動相時需按程序操作:互溶流動相可直接更換;不互溶流動相需用中間溶劑(如異丙醇)過渡;緩沖液更換前應(yīng)先用蒸餾水沖洗系統(tǒng)。定期維護(hù)和合理操作可顯著減少基線問題的發(fā)生。
壓力異常與氣泡問題
壓力異常是液相色譜系統(tǒng)最直觀的故障指示,主要包括高壓、壓力波動和無壓力三種情況。
柱壓過高通常由堵塞引起。緩沖鹽(如乙酸銨)在柱內(nèi)沉積時,可先用40-50℃純水低速正向沖洗,逐漸提高流速,待壓力下降后換常溫純水沖洗,最后用甲醇沖洗30分鐘。樣品污染導(dǎo)致的壓力升高,需先用純水反向沖洗,再用甲醇-異丙醇(4:6)混合液沖洗,最后依次用甲醇、水和甲醇正向沖洗。預(yù)防措施包括:樣品前處理(過濾、離心)、避免過高濃度樣品、分析后沖洗系統(tǒng)去除鹽分。
壓力波動多與泵系統(tǒng)有關(guān)。單向閥寶石球與閥座間卡有異物會導(dǎo)致密封不良,拆下單向閥超聲清洗(丙酮為溶劑)可解決問題。泵密封墊磨損需更換新墊圈。大量氣泡進(jìn)入泵體時,可在泵運(yùn)行時用注射器在出口處抽除空氣。日常應(yīng)注意儲液瓶濾頭始終浸入液面下,流動相充分脫氣,避免吸入空氣。
氣泡問題常見于流動相和檢測器。當(dāng)Purge操作無法清除持續(xù)氣泡時,通常因過濾器(浸于緩沖液中)滋生霉菌而堵塞。處理方法是:將過濾器浸泡于5%硝酸中超聲清洗,或浸泡12-36小時,再用純水沖洗;清洗后,用純水沖洗系統(tǒng)1小時,最后用甲醇沖洗半小時246。檢測池氣泡可通過提高流速沖洗或輕輕敲擊流通池排出。為預(yù)防氣泡問題,應(yīng)定期更換緩沖液(不超過2-3天),避免微生物生長;高鹽流動相使用后立即用純水沖洗系統(tǒng)。
重復(fù)性差與日常維護(hù)
分析結(jié)果重復(fù)性差會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)可靠性,常見原因包括進(jìn)樣系統(tǒng)問題和操作不當(dāng)。
進(jìn)樣閥漏液(如轉(zhuǎn)子密封墊磨損)會導(dǎo)致進(jìn)樣量不準(zhǔn)確,更換相應(yīng)密封件可解決問題。加樣針未插到底或切換速度不均勻會影響進(jìn)樣精度,應(yīng)確??焖倨椒€(wěn)地從LOAD切換到INJECT狀態(tài)。樣品量不足或存在氣泡也會導(dǎo)致重復(fù)性差,需檢查樣品瓶液位并排除氣泡。
日常維護(hù)對預(yù)防故障至關(guān)重要。流動相儲存應(yīng)注意:有機(jī)相用棕色瓶避光保存;水相現(xiàn)配現(xiàn)用;緩沖液添加抑菌劑(如0.02%NaN?)。色譜柱維護(hù)包括:避免過高pH(>8)和溫度(>60℃);使用保護(hù)柱;長期保存時用適當(dāng)溶劑沖洗后密封13。系統(tǒng)沖洗程序:每天工作結(jié)束后用純水沖洗鹽分,再用甲醇保存;每周用強(qiáng)溶劑(如異丙醇)清洗。
樣品前處理同樣關(guān)鍵。樣品應(yīng)充分溶解,避免不溶物堵塞系統(tǒng);復(fù)雜基質(zhì)需經(jīng)過濾(0.22μm)或離心;避免進(jìn)樣過高濃度樣品,以防柱頭污染。建立完整的儀器使用記錄(壓力、基線、保留時間等)有助于早期發(fā)現(xiàn)潛在問題。
通過系統(tǒng)了解這些常見故障現(xiàn)象及其解決方案,操作人員可以更高效地排除問題,確保液相色譜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)可靠性。定期預(yù)防性維護(hù)和規(guī)范操作是減少故障發(fā)生率、延長儀器壽命的關(guān)鍵所在。
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