主题：【分享】液相色谱压力波动问题分析及解决

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发表于：2015/05/17 19:35:20 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

液相色谱压力波动问题分析及解决
压力波动的原因: 系统无法提供稳定准确的流量.
压力波动的影响: 保留时间漂移

保留时间: 受到多方面因素的影响, 不可能做到100%控制所有的这些因素.正常来说,小于+/-0.1min的保留时间波动都还算OK.但是如果超过这个,就说明哪儿出问题，需要引起注意了。我们这里只讨论跟压力有关的因素。

压力波动的成因:

1．泵相关的成因。
泵的原理及设计介绍。泵是给液相提供提供精确稳定流量的模块。从设计上说，泵一般分为单元泵，低压梯度泵和高压梯度泵。那安捷伦的液相具体，分别对应单元泵，四元泵和二元泵。单元泵很简单，使用也比较少，我们主要来看看后面两种泵的区别。
(1)为高压梯度泵，有两个泵头，流动相在泵头后的Mixer混合。
(2)为低压梯度泵，流动相在泵前的比例阀(Solvent proportioning valve)处混合，然后进到泵头里面。这两种泵设计上的区别而产生的影响，会在后面一一提到。

关于高压混合

a. 单向阀原因及故障分析. 在高压混合中，带红色宝石球的单向阀。它能保证流动相始终朝一个方向运动。单向阀故障(比如说宝石球上的一点点碎屑)，就会导致反液，就是柱塞杆在往回运动时，单向阀无法完全密封，液体又部分返回到泵腔。压力波动由此产生。有的单向阀使用的是密封座来代替宝石球，也是一样。

那什么东西会导致单向阀工作不正常呢？

流动相(特别是水相)，中的微生物（这是为什么要用新鲜流动相的原因之一）；

密封圈磨损下来的碎屑（即时更换密封圈，密封圈老化了磨损回加重）；

缓冲盐的析出；

甚至有时候是一个小气泡。

如何解决呢？
很多情况，将单向阀拆下，至于甲醇中超声就能解决问题。但是要注意到单向阀问题的根本原因，例如流动相污染的问题，密封圈是否要更换的问题。

b. 密封圈。除了提到密封圈的磨损导致单向阀故障以外，密封圈本身老化，也会导致流动相泄露，压力波动。一般来说，密封圈的寿命跟使用的流动相，是否用缓冲盐等因素都有关系，没有一个明确的建议使用时间。但是对于液相使用者，建议记录密封圈的使用时间，然后再到它寿命80%左右，就提前将其更换，避免其老化后产生的各种问题。
c. 缓冲盐的析出。缓冲盐浓度过高(>100mM),在于有机相混合的时候，有时会出现局部有机相比例过高，导致缓冲盐析出，导致压力波动。这种现象，在四元泵出现的几率比二元泵高。

2．气泡造成的压力波动

a. 脱气方法的介绍. 脱气的方法多常用的就是整合到液相系统里面的真空脱气机.通过真空泵的工作形成一个真空腔,利用半透膜原理,让流动相中溶解的气体分子透过膜扩散到真空腔中,被真空泵抽走.

其他的脱气方法还包括流动相抽滤脱气, 超声脱气，氦吹脱气，加热脱气等等.

b. 脱气机原理介绍及其故障分析

有时候,脱气机工作不正常,脱气效率不够,导致流动相中溶解的气体在混合时候形成气泡,造成压力波动. 脱气机工作不正常的原因只要有：真空泵效率降低；真空腔漏。

而真空腔漏，导致流动相被抽入真空泵中，往往会导致真空泵效率降低甚至故障，往往需要彻底清洗真空泵或者更换。

c. 在线混合。

液相的气泡绝大多数情况，都是在流动相再线混合时候产生的。原因呢，你拿一杯甲醇和一杯水混到一起就知道了。

那为什么二元高压混合不容易产生气泡? 气体在流动相中的溶解性直接与压力相关,根据Henry’s Law, p=Kh*C,在一定温度下，压力越高，气体的溶解性越好。所以在流动相高压混合时，处在高压状态下的流动相对气体溶解性好，所以不容易由气泡产生。

而反观四元泵(绝大多数四元泵都是利用比例阀在低压时将流动相按照一定比例混合)，流动相混合时压力比较低，对气体溶解性不好，所以容易产生气泡。

这也是二元高压泵基本都不表配脱气机的原因.(当然，二元泵配脱气机效果当然更好，如果不考虑经费的话)

脱气机产生的压力波动的解决：

1．判断是否为脱气机硬件故障，对真空泵和真空腔进行维修或更换。

2．对于某些流动相混合(如水和甲醇等比例混合)是效率不够的问题，可以将流动西那个进行两次脱气，即两次进入脱气腔进行脱气。

3．可以采用多种脱气手段结合，提高脱气效果。

4．管路接头泄漏造成压力波动
a. 泄漏的检查。一般要检查泄露，都建议用水(因为不容易挥发)作为流动相，用吸水纸来检查。
b. 管路接头的泄露如何产生。除了没有拧紧以外，接头的不匹配是很多情况下出现泄露的原因。不同公司的接头，规格往往不同，如果混用，就有可能造成下图中的后果。一是漏如图(b), 二是死体积如图(c). 这往往出现在色谱柱的前端接头处，因为这是最容易出现混用的地方，有时候甚至会出现接头卡在色谱柱上取不下来的情况。
c. 如何预防？
首先是使用与色谱柱配套的接头(同一公司或品牌)；使用PEEK（聚醚醚酮）接头。
长PEEK接头加上不锈钢管路，加上男生手拧，可以耐压到400bar以上。

PEEK接头加上PEEK管路，耐压一般就200多一些。

如果发现手拧PEEK接头在压力较大时有漏，这时候需要将泵停下来，手用力拧紧，然后再开泵。如果开着泵拧，在PEEK接头形变的时候，系统压力会将其往外推，不容易拧紧。

5. 自动进样器相关的成因
一般来说，自动进样器都跟进样的准确性有关，但有些时候，也会引起压力的波动。主要是几个可能出现泄露的地方，针和针座，六通阀以及计量泵的密封圈。

这几个地方如果出现泄露，不单单会压力波动，峰面积的重现性也可能差很多。

6. 其他可能

a. 柱温箱。主要是色谱柱接头的地方容易漏。

b. 检测器。流通池堵塞和出口管路不通畅，也可能造成压力变化。

7. 造成保留时间漂移的其他原因
a. 流动相。比如流动相pH值的变化或者挥发，导致保留时间的变化。
b. 混合比例。比例阀的故障，最容易导致保留时间的变化
c. 温度。一般来说，分离的问题变化一个摄氏度，保留时间可能变化1%到3%。所以强烈建议要使用柱温箱，而且要使用流动相预加热的柱温箱。
d. 色谱柱。色谱柱老化也是保留时间变化的常见原因之一。