主题:【第十三届原创】抽滤和超声会不会改变流动相的组成?实际测一下就知道了

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xx_dxd_xx
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1、问题的提出

液相色谱的流动相不应该含有固体微粒和溶解气体,因此过滤和脱气应该是液相色谱实验员最常规的日常工作。即使现在普遍购买色谱级的溶剂,并且很多仪器都配了在线脱气机,通常还是推荐流动相要先过滤和脱气。

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流动相的过滤通常采用的是负压抽滤以提高效率,而脱气最简便常用的方式是超声。

这里就引出了一个长期争论不休的问题:是先按比例混合流动相然后抽滤和超声,还是先分别抽滤和超声之后再混合?

我的习惯是先混合,然后抽滤和超声,因为两种或多种溶剂混合后,由于极性改变,溶解的固体会再次沉淀出来、溶解的气体也会析出产生新的气泡。在配置水-甲醇混合流动相的时候就是非常明显的,对于分别抽滤和超声处理好的水和甲醇,一混合马上就会产生大量气泡,如果不再次超声就很容易导致气泡吸到泵里去。

但是也有人认为应该分别抽滤和超声,然后按比例混合,其理由是:不同溶剂的挥发速度有差异,抽滤和超声导致溶剂挥发损失的同时,流动相的组成就会偏离初始配置的组成。这种观点也是很有道理的,比如水挥发很慢,而低沸点的乙腈挥发明显快得多,而弱极性且沸点低的溶剂,比如正己烷、二氯甲烷等,挥发就更快了。一些权威的专著也是支持这一观点的(例如:色谱技术丛书第二版,于世林编著《高效液相色谱方法及应用》,第13页)。

那么,到底应该采取哪种做法呢?按比例混合后再进行抽滤和超声,是不是真的会改变流动相的组成?本着实践出真知的原则,我们来实际测一下吧。

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2、实验测定

实验内容:
选取常见流动相中挥发能量比较强的正己烷进行考察,添加的第二组分为异丙醇。异丙醇沸点较高且极性较强,挥发性比正己烷弱很多。因此这一体系将会比较容易体现出差异。按正己烷/异丙醇=8/2的比例配置流动相500mL,用气相色谱法测定其相对含量;然后抽滤(-0.7atm,约5min),再次进行气相色谱测定;然后放置在500mL玻璃试剂瓶中(不加盖)超声10min,进行第三次气相色谱测定。实验室气温为28℃。

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测定方法:Hayesep-D填充柱,2mm*1.5m,氢气为载气,流速15mL/min,柱温220℃。TCD检测器,桥电流80mA,温度150℃。进样口150℃,进样0.2uL。

典型色谱图如下:



采用面积归一化法进行定量。由于没有考虑校正因子的差异,面积百分比与真实的流动相组成有一定误差,但是这属于系统误差,用于比较前后变化时不会存在问题。

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3、结果与讨论

话不多说,直接上实验结果:



原始流动相中异丙醇的测定值为22.79%,经过抽滤和超声之后依次变为23.10%和23.07%,可见有一定变化。

通过t检验法检验差异的显著性。

抽滤前后计算得:t=12.9,远大于置信度99%时的临界值,说明抽滤导致的组成变化是显著的。正己烷损失更多,导致异丙醇相对比例提高。

超声前后计算得:t=1.4,,原小于临界值,说明超声导致的变化不显著。

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但应该注意到,抽滤前后,流动相组成的变化仅为0.31%,而平时用量筒手工配置流动相时,准确度做到正负1%以内就已经不错了,即使是通过比例阀在线混合,准确度也很难达到0.1%量级。因此可以认为,抽滤导致的流动相组成变化的问题客观存在,但对实际操作的影响却不大,属于可以忽略不计的误差。而且这里选取的是极易挥发的正己烷体系作为示例,也只表现出了0.3%左右的变化,若使用都挥发较慢的甲醇-水体系,可以预见,产生的差异可能会更小。通常采用隔膜泵进行抽滤时,真空度普遍不到-0.85atm,抽滤时间也不会太长,一般只有数分钟,这种情况下完全可以忽略抽滤导致的流动相组成变化。因此我认为先混合,然后进行抽滤是可靠的,不用担心组成变化问题。

当然,如果使用沸点极低、挥发极快的二氯甲烷这类溶剂,或者遇到抽滤时间很长这种极端情况,这一问题还是需要考虑的。

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4、结论

(1)抽滤操作过程中,易挥发组分损失较多、难挥发组分损失较少,会导致流动相组成的显著变化。超声操作对流动相组成的影响不明显。

(2)抽滤操作导致的流动相组成变化一般在千分之几数量级,小于通常配置流动相的误差,因此在常规操作中都可以忽略不计。除了少数极端情况外,先混合再抽滤的操作是可靠的。
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必须抽滤吗?如果不抽滤也会怎么样?
xx_dxd_xx
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原文由 zyl3367898(zyl3367898) 发表:
必须抽滤吗?如果不抽滤也会怎么样?
液相柱子孔径小,不过滤容易堵。虽然很多买来的溶剂声称是已经过滤过的,但是现在国内产品质量参差不齐,还是过滤一下比较好。
墨生
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原文由 zyl3367898(zyl3367898) 发表:

必须抽滤吗?如果不抽滤也会怎么样?

实验室水质监控不力,试剂验收不到位,如果不加抽滤,不仅堵管路,堵柱子(直接堵塞或柱效下降),而且还会造成柱塞杆异常磨损。

Insm_5c2c5df2
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很好的文章,之前也一直在想先后这个问题