01流动相脱气

一、流动相中溶解空气引起的问题。
改变保留时间和峰面积;峰变形;尖峰或锯齿状噪音;降低荧光强度;紫外检测特殊条件下增加噪声和基线漂移;基线漂移波动增大。
二、形成气泡的原理。
形成气泡的原因有多种。但归根结的是由于气体在液体中达到超饱和状态,如果一种液体任其与空气接触而无外界干预,那么气体进进出出迟早要达到饱和状态。平衡状态时溶解空气的量与溶液的性质、气体的种类有关,同样也与外界条件,诸如压力、温度等有关。如果,溶液中溶解气体的量超过饱和状态时的量,则只要轻加震动或搅拌即会产生气泡。
1 温度升高
一般而言,溶剂中能溶解气体的量随温度升高而降低,当一瓶溶剂从温度较低的贮存室移到温度较高的实验室时,则过量溶解的气体以气泡的形式逸出。
2 压力降低
气体的分压增高,气体在溶剂中溶解量增大,反言之,在较高压力下达到饱和的溶液一旦压力降低便会产生气泡。
3 溶剂混合
气体的溶解量既与气体的种类有关,也与溶剂的种类有关。一般而言,极性低的气体较易溶解于低极性的溶剂,反之亦然。然而,当两种不同的溶剂混合时,混合溶剂中溶解的空气量往往要比个别溶剂所能容纳的空气总量要小。甚至两种税溶液混合都可能产生气泡,其原因是盐的浓度变化。
三、流路中产生气泡引起的问题。
1 流动相容器产生气泡的影响
流动相容器中产生气泡主要是由于空气在流动相中超饱和。原因有:
温度升高储存室与实验室之间的温差或早晨与中午之间的温差都可能是流动相温度升高。
吸热反应搅拌不足某些溶剂混合时吸收热量,使温度降低,此时如不充分搅拌,随着混合溶剂温度上升之室温,同样会造成气体的过饱和而产生气泡。
当这些气泡通过吸液过滤器和管道进入泵头以后,导致泵的动作失常。首先,在进液口,随着吸液冲程泵头的压力降低,导致气泡膨胀。此时泵吸进的溶剂由于气泡占取一定的空间而降低;其次,再排液冲程时压力增加,气泡又变小,从而使流动相的流量降低。更有甚者,由于气泡的产生和经过的途径、方式都是不规则的,因此不仅影响了流动相的流量的准确度,而且影响流量的精度。当此种现象发生后,无论是保留时间或峰面积都不可能重现,分析的可靠性也就无从谈起。
2 泵中形成气泡使液流波动
即使溶剂在容器中,空气并未达到饱和的程度,但溶液进泵以前还有可能产生气泡。
低压混合梯度低压梯度时,混合室多装在泵后(高压侧)但实际混合过程在低压侧便开始了,故低压梯度较之混合发生在泵后的高压梯度,更易产生气泡。
吸液过滤器的堵塞当过滤器有部分堵塞时,吸液的阻力增大,过滤器内的压力降低,容易形成气泡。吸液过滤器经常清洗,保养,否则易被灰尘颗粒等堵塞,有时操作不当也易形成堵塞,例如,在使用缓冲溶液后未进行彻底的清洗,接着就使用盐类溶解度不大的有机溶剂,此时极易造成过滤器孔堵塞。堵塞不严重时,溶剂通过脱气即可。但最好要定时清洗。
附:吸液过滤器的清洗
如果吸液过滤器被不溶性物质或颗粒堵塞以后,洗涤时最好是在一顶反压力下用超声波清洗机清洗。清洗的顺序是水A异丙醇氯仿。当堵塞物为酸性有机化合物时,A是甲醇和稀氨水;当堵塞物是碱性有机化合物时,A为甲醇和稀磷酸。然后,再用泵在大流量的条件下彻底清洗。如果经过清洗,大流量吸液时仍不断在洗液管中发现气泡,则该过滤器得报废了。对金属颗粒,常用稀硝酸清洗(请勿让酸与乙醇接触);金属离子可用EDT A 二钠盐清洗;白蛋白可用SDS溶液清洗。
3柱中气泡形成和累积引起流动相绕流
谱柱中的压力一般较高,气体溶解度增大,一般在柱中不易产生气泡。然而,在接近柱的出口处,压力相对较低,此外由于柱箱升温,柱处于较高的温度,强迫也有可能在此形成,另一种可能性是从泵中排出的气泡经过谱柱时滞留柱中。
一旦气泡在柱中形成或滞留,会使流动相液流不稳产生绕流。
口径较大的谱柱,一旦形成或滞留有气泡后就会很难排除。因此,在HCLP实际应用中,HPLC柱的出口端向上,入口端向下,利用浮力尽可能使起泡不停留在柱中。
4 检测器池中形成和积累气泡引起基线噪声
当柱箱或检测器池处于较高温度时,检测池中易产生气泡。因为液流经过检测器时,温度升高而此处
的压力反而较小。即使检测器池并未加温,但某些场合下也可能有气泡产生。例如高压梯度时,溶剂混合使气体过饱和,但在前一段流路中,由于压力较大气泡并未析出,一旦到了压力接近大气压的池中,气泡便会乘隙而出。如果气泡形成与检测器池中,则将引起尖峰状、锯齿状的基线噪音,甚至于完全无法测定。这种场合下,分析者很难区别究竟哪些是谱峰,哪些是尖峰状噪声,也无法正确的定义基线的位置,故无法正确的计算出峰面积。
在3、4的场合,如果使用的紫外或电导检测器,由于这些检测器能经受较大的压力(约30kg/cm2)故可在检测器的出口处加一个反压管,使检测器池和柱内的压力适当提高,防止气泡产生。一般反压管使用长2m左右,内径为0.3mm的不锈钢阻尼管。此时对1ml/min 的水或甲醇将分别产生2或1kg/cm2的反压。当然反压的大小与许多因素有关。如果阻尼管内的内径一定,液流是层流的话:反压∝溶剂黏度、流量、阻尼管长。
制备谱的流量较大,因此阻尼管应较短,内径较大(0.8mm)。另一方面,如果是半微量谱,流量一般再0.1ml/min左右,上述反压阻尼管将不足以产生所需的压力,此时管径应较细(如0.2mm)长度可增至6m左右。
然而,对一些不能承受压力的检测器而言,则必须事先脱气而不能采用阻尼反压管的方法。
*2
**采用Ag/Agcl参比电极
氧气过滤器四、溶解的空气(氧)对检测的影响
形成气泡产生的影响较容易被理解,它往往使压力波动,造成基线噪声。然而,有时
溶于溶剂的空气并不形成气泡,但其造成的影响依然是严重的,但不易被发现。
1大量溶解的氧对检测的影响
溶解于溶剂的气体中,氧气对检测的影响最大,而且是多方面的。即使在当时的温度、压力下,溶解于溶剂的量并不饱和,不足以形成气泡,其影响还是相当严重的。
荧光检测当使用荧光检测器来测定萘、芘等多核芳香烃或维生素E等生育酚时。溶解于流动相中的氧,由于荧光猝灭而影响化合物荧光强度,干扰测定。此时,尽管基线稍有降低,峰高的降低则更为明显。
电化学测定特别是在还原点位下测定时,由于氧的浓度高,产生还原电流使信噪比变差。
2 大量或可变的溶解氧对紫外检测器的影响
在紫外区,氧本身就有吸收,使测的结果和基线都偏高,经过脱气可大大降低紫外区的背景。另一方面,氧气的存在不仅使基线变高,而且当氧气的浓度随着压力、温度等诸因素变化而变化时,将使基线波动十分严重。
溶解氧的影响在短波区较为明显,但也于溶剂中了有关,例如溶解氧对四氢呋喃的影响一直延伸至254nm处,溶解氧的影响有四氢呋喃,甲醇,乙腈,水逐渐降低。就乙腈而言,即使在较短波区影响也不明显。因此,同样的氧气浓度、对不同的溶剂其影响也不同,可见其吸收的增加并非完全由于自身的吸收,也许还于氧与溶剂杂质之间的某些反应有一定的关系。进行紫外波外区高灵敏测定时,一般采用乙腈较好,如果为了提高分离效率,则一定要控制好溶解氧的量,换言之,必须采用适当的脱气手段。
五、脱气方法
脱气方法分为在线脱气和非在线脱气。
非在线脱气——加热和搅拌(1)
吸气装置减压脱气
在线脱气——加热和搅拌(2)
渗气性薄膜真空脱气
氦脱气
1 加热和搅拌(1)
如前所述,低温时空气在溶剂中的溶解较大,故由于各种原因,温度较低的溶剂在较高的室温中使用,使溶剂中的气体过饱和。此时可通过加温和搅拌的方法,降低溶剂中空气的含量。此外,如果溶剂温度低于室温,随着温度的变化,密度也随着变化,使流量的重现性变差。本法也可用作氦脱气和渗气性薄膜真空脱气等在线脱气的前处理。
2 吸气装置减压脱气
本法一般用于快速除去过量的溶解空气。
步骤:把流动相容器的盖子打开,接上吸气装置,在搅拌或超声波振荡的情况下减压脱气。当小气泡猛烈逸出即可。抽吸过度产生的大气泡并非完全是空气,而是减压沸腾的流动相。当吸气装置抽吸时,与液面接触的气体主要是溶剂蒸汽。氧气的分压很低,故用此脱气很容易使溶剂中的空气量降至饱和点以下。脱气后,流动相在使用过程中与空气接触,又可蒙再次融入空气。此外,在抽吸过程中,由于大量溶剂挥发而以汽化热的形式吸收热量,使溶剂能溶解量降低。
优点:脱气的速度很快。
缺点:持续减压的情况下,如流动相是混合溶剂以产生分馏,改变流动相的组成。
在以示差检测器或某些场合紫外检测器测定时,由于氧气慢慢溶入导致基线漂移。
应用:适用于一般灵敏度的紫外和荧光检测。再检测器和谱柱加温的情况下,或高压
梯度时,有必要采用反压管。
不适用于高精度分析,因为温度的改变可能导致溶解气体量的变化。解溶剂组成可能改变。
在电化学和电导测定时,容积只是水溶液,故脱气较充分的话,溶剂可供使用几小时。
3 加热和搅拌(2)
本法是一种在线脱气方法。由于流动相可维持与柱箱或检测池相同的温度,如溶剂的组成不因脱气而变化,将无气泡产生,故此法用于示差检测器时,基线可相当稳定。本法随温度升高脱气能力提高,但必须注意,如果温度过高溶剂沸腾产生气泡进入吸液过滤阀就很麻烦。此外有必要控制吸液管和泵头的温度。
4 渗透性薄膜真空脱气
本法采用简称为脱气机的装置,装于流动相容器和泵之间,应用相当广泛。渗气薄膜外的真空象提取器似的把流动相中分子体积小的氧和氮分子抽出。气泡将不可能再形成,本法也适用于高灵敏度的测定。
步骤:把脱气装置接于流动相和泵之间,通溶剂30~45ml(约2至3倍的脱管体积),然后提起吸液过滤阀吸5秒钟空气,再置入流动相中。从泵的排液阀观察刚才吸进的空气是否排出,以此估计置换体积。如此重复,直至流动相充满流路为止。
优点:作为一种在线脱气的方法,对流动相容器及盖子无特殊要求。
即使流动相是混合溶剂,也不会以分馏的形式改变流动相的组成。
操作成本低。
容易掌握使用。
缺点:脱气能力受流量制约。
随着真空泵的关闭,脱气能力有所改变。
应用:高压、低压梯度洗脱分析时,高精度定性分析。
电导、荧光、电化学检测器高灵敏度分析。
高灵敏度紫外可见检测,但不适用于对氧气浓度特别敏感的波长和溶剂。
一般灵敏度的示差检测。
5 氦脱气
与多种其它气体比较,氦在各种溶剂中的溶解度最小,而且溶解度随温度的变化也最小。当在一定压力下,使氦在溶剂中冒泡时,即可将溶解气体驱走,本法脱气能力很强,适用于对氧的浓度很敏感的高灵敏紫外、荧光和示差检测,可得到相当平稳的基线。
但是,氦脱气时容器要尽可能加上盖子,避免溶剂与空气随意接触,一方面是因为氦冒泡脱气时不可能把溶解的其它气体全部驱尽,另一方面,当氦的压力变化,导致气体分压变化后,使脱气程度波动。
优点:脱期能力强
脱气能力与流动相流量无关。
缺点:须氦气钢瓶,气体压力表等装置。
如果非密封加压系统,不一定能确保脱气的效果,因此对流动相容器的瓶口直径和形状有特殊要求。
如果流动相是混合溶剂的话,容积的组成有可能变化。如果是密封加压系统,达到平衡后,溶剂组成不一变化。
应用:用于各种高灵敏检测,紫外高灵敏检测需采用密封加压系统;开口系统可用于荧光,电导及电化学等高灵敏检测。
适用于高压或低压梯度洗脱。高精度分析时,脱期的溶剂最好不是混合溶剂,操
作成本很大程度上取决于所采用装置的结构。
6 非脱气的方法
除了脱气以外,还有一些其他方法可降低气泡的危害:
(1)提高流动相容器
把流动相容器置于比泵高的地方,使泵的入口处稍有压力,可以防止逆阀的误动作。在压力下,即使有气泡进入泵,与占体积极小,此外,气泡体积小,容易凭借吸液管中的浮力上浮,不易进入泵中。因此提高流动相容器是一种简单易行且有效的措施,无论采取脱气与否,这样做都有益无害。
(2)使用气泡捕获器
在泵与流动相容器之间设置气泡捕获器可防止吸液过滤器形成的气泡进入泵体。
气泡捕获器也有缺点,首先流动相清洗清洗捕获器既需时间也需流动相,其次,在低压梯度或有在线脱气装置时无法应用。
六、一些不同条件下的有效措施
前面我们讨论了各种脱气方法及其应用,一般情况下,采用加热搅拌和提高流动相容器等措施已足够
了。在某些检测条件下,要得到高度稳定的基线,除了考虑使用在线脱气方法以外,还要采用其它相应措施。
1 在反相谱、紫外检测时如何获得高稳定的基线
高效液相谱中,用得最广泛的是ODS等反相柱及紫外可见检测器,如果要在近紫外区进行高灵敏检测,还要注意下列方面。
彻底清洗流路和谱柱
用流动相清洗一天实际上无必要,更有效的方法是用洗脱液清洗而不适用流动相清洗。
使用抵背景的流动相试剂
采用高灵敏检测器
使用在线脱气机

本文发布于:2024-09-21 17:47:48,感谢您对本站的认可!

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