高效液相色谱仪

第二部分高效液相色谱仪及简单操作维护,HPLC技术的发展过程,HPLC是经典液相色谱的发展，同时是气相色谱理论的扩展和延伸。二十世纪60年代末期生产出商品化液相色谱仪，其发展非常快速，经过30多年的努力已成为分离学科中的骨干技术。目前，HPLC技术已趋于成熟。特点：采用高压泵、高效填料、高灵敏度检测器实现了快速、高效和操作自动化。,HPLC和经典液相色谱法的比较,高效液相色谱法的特点,（1）分离效能高：柱效可达500030000块/米（2）选择性高：通过流动相的控制来改善分离过程的选择性（3）检测灵敏度高： UV最小检出量可以达到10-9 g FD-最小检出量可以达到10-12 g（4）分析速度快:采用了高压泵,流动相和储液罐,（1）储液罐 材质：玻璃、不锈钢、氟塑料或特种塑料聚醚醚酮（PEEK） 棕色玻璃瓶会避免藻类的生长 容积：0.52.0L 放置位置：高于泵体，保持一定的输液静压差 注意：密封、过滤,（2）流动相-使用限制,避免使用下述可腐蚀钢铁的溶剂： 碱金属卤化物及其酸溶液，如：碘化锂、氯化钾等 高浓度无机酸，如硝酸、硫酸. 可能含有过氧化物的色谱纯醚(如THF、二氧六环、二丙基乙醚) 在使用前必须用干燥氧化铝过滤除去过氧化物 含强络合剂的溶液，如EDTA，乙二胺四乙酸 四氯化碳与2-异丙醇或四氢呋喃的混合液,（2）流动相-过滤,流动相过滤的目的 过滤去除可能存在的微小固体颗粒 保护色谱高压泵和色谱柱流动相过滤方法 在线溶剂过滤 抽真空过滤,流动相 在线过滤：,清洁方法：1、用水冲洗残留溶剂后，将过滤器放在约35浓硝酸里浸一小时2、用二次蒸馏水彻底冲洗过滤器3、将过滤器重新装好。4、定期清洗溶剂过滤器及溶剂瓶 （每13个月至少清洗一次）,不能用超声波清洗,流动相 抽真空过滤,过滤用膜：水系和有机，孔径：0.22µm和0.45µm,流动相脱气的目的使色谱泵的输液准确输液均匀准确，并且脉动减小保留时间及色谱峰面积的重现性提高提高检测的性能防止气泡引起的尖峰基线稳定，信噪比增加溶剂的紫外吸收本底降低保护色谱柱减少死体积防止填料的氧化,（2）流动相- -脱气,常用的脱气方法有：抽真空脱气法： 特点：可以一次完成过滤和脱气任务 注意：抽真空会引起混合溶剂组分的变化，适合单一溶剂体系超声波脱气法 简单，但效果不理想,常用的脱气方法（续）在线真空脱气法,流动相的要求：,(1)使用新鲜配制的流动相，特别是水溶剂或盐缓冲液建议不超过两天，最好每天更换,流动相：water/methanol/trifluoroacetic acid(50/50/0.1)a:freshb:after three hoursc: after eight hours,流动相的要求：(2)互溶性,流动相的要求：(3)紫外吸收,甲醇和水210nm,甲醇和水254nm,乙腈和水210nm,乙腈和水254nm,流动相的要求：(4)pH的影响,高压输液泵和梯度洗脱装置,性能：泵体材料耐化学腐蚀 能在高压下连续工作 输液流量范围宽 对填充柱：分析型输出流量为0.110 ml/min 制备型输出流量为1100 ml/min 对微孔柱：分析型输出流量为101000 l/min 制备型输出流量为19900 l/min 输出流量稳定、重复性高 流量控制的精密度应小于1%（最好为0.5% ），重复性 最好为0.5%,高压泵的分类,往复型泵 目前使用的是双柱塞往复式并联泵和双柱塞往复式串联泵,双柱塞往复式串联泵示意图,输液系统的辅助设备 主要有管道过滤器、脉动阻尼器、由压力传感器组成的压力测量、显示装置，以及流动相流量的测量装置,梯度洗脱装置 梯度洗脱技术可以提高柱效、缩短分析时间，改善检测器的灵敏度，它类似于GC种使用的程序升温技术 影响梯度洗脱的主要因素有：溶剂的纯度、溶剂的互溶性、检测器的种类,四元低压梯度系统,四元高压梯度系统,泵操作注意事项,设定泵运转时的高、低压极限2.  缓冲盐溶液与有机溶剂转换时必须用去离子水清洗泵 3.  缓冲盐溶液的浓度不能过高，pH范围113，Cl-的浓度小于0.1mol/L4. 清洗柱塞,注意事项：1、 必须设定高、低压极限2、 缓冲溶液与有机溶剂转换时用去离子水清洗泵 3、缓冲盐溶液的浓度不能过高，pH范围113，Cl-的浓度小于0.1mol/L；, 经常使用，每周至少更换一二次（95%的水） 很少使用则每次使用前必须更换,泵压力不正常的主要原因： 气泡，主动阀故障，出口阀故障，密封垫或柱塞杆磨损，渗漏或堵塞，比例阀故障，传感器故障，使用比例阀混合时盐浓度太高,进样装置 六通阀进样装置,六通阀进样装置 正面,六通阀进样装置 反面连接,7725i型六通阀的特点旋转操作时不中断流速可部分充满（可变），也可全部充满(固定)loop孔角度较宽，改善了操作的容易程度进样从1mL到5ml内部有进样信号线（7725i）;容易使用，可靠,一定不能使用尖针！它会严重刮坏转子垫圈,进样针,进完样后及时冲洗进样器，特别是用盐或缓冲液作流动相（由于这些溶液会形成结晶从而磨损垫圈）,冲洗方法：A. 将进样器转至Inject和Load位置，利用液相泵输送高纯水冲洗 (这时是冲洗样品环及沟槽）.B.用阀清洗接头和注射器冲洗。,如何判断手动进样器的密封圈漏？,从进样器观察： 进样后将针拔出，若从进样口或排空管有液体冒出，显示密封圈磨损 从结果看： 通常有压力不稳定，峰面积或保留时间不稳定和残留严重,进样装置自动进样器,样品瓶置于进样针下方,进样针穿过垫圈进入瓶中,注射器抽取所设定的样品体积,进样针收回,转入针端口使之并成为流路的一部分,色谱柱,柱材料和规格 不锈钢管 柱管的内径：0.5 4.6mm 填料粒度：3 10 m 柱长度：10 25 cm,色谱柱与仪器的联接,不同公司的色谱柱接头不同。处理不当时,会造成：色谱峰展宽(死体积)、柱效下降或渗漏,锥箍锥度不合适造成渗漏,长度不合适造成柱前死体积, 自制相应的转换接头 使用“通用”型接头（锥箍及螺母）,锥箍在 管上是活动的，即stop-depth的长度可调，能换接不同的色谱系统及色谱柱。如PEEK工程塑料的接头,色谱柱色谱性能的评价,评价内容：分离效能、对指定溶质的选择型、在不同PH介质中的稳定性、不同批次但同型号填料间性能的重现性、适宜的操作压力等。性能评价方法：以指定的一组标准溶质为样品，测定它们在柱子上的理论塔板数，作为柱效的衡量指标。例：对于反相色谱填料，可以选择一组具有不同极性的芳香族化合物，如：苯、萘、菲或苯、甲苯、二甲苯等作为基本组分，再加以苯酚或苯胺等酸、碱性溶质。,测柱效-良好的色谱实验习惯, 拿到一根新色谱柱时，先测柱效 保留在新色谱柱上测得的色谱图，并记录 色谱测试条件 定期检测柱效 定期检测仪器的谱带展宽,测柱效的方法,色谱柱种类繁多,性能各异,测定方法亦各不相同 各色谱柱均附有说明书,可按说明书所述方法测定 例：Waters反相C18柱的测定方法 流动相:乙腈/水=60:40;流速:1ml/min 样品:50mg Acenaphthene(二氢苊)溶于100ml乙腈, 加入600l丙酮 进样量5l 检测波长:254nm,计算色谱柱的柱效 N,理论塔板数计算公式：W 方法Wtan 16 切线法Wh 5.54 半峰高W3 9 3W4 16 4W5 25 5,不好的色谱柱的柱效反而比好色谱柱的要高，因为其拖尾部分测不出来,柱效低-柱外因素,系统连接问题：连接不好造成死体积 进样器 检测器 管路，连接口 保护柱 在线过滤器堵塞 流动相问题：色谱柱未平衡好 进样量太大,“柱效”问题，不一定是色谱柱问题！,色谱柱的正确使用及操作, 流动相的转换 流速(压力)的变化幅度 温度的变化幅度 专用色谱柱样品及溶剂的要求 记住拿到一根从未用过的色谱柱时一定要先看其使用说明！,正确使用色谱柱 样品方面,除去微粒及杂质 了解样品在流动相中的溶解度 如样品的溶剂不是流动相，一定要用流动相试溶解度，防止其在流动相中析出 了解样品与色谱柱的基质/填料是否相互作用,正确使用色谱柱 流动相方面,除去微粒 纯度的要求 超纯水，梯度实验时水中有机杂质含量要低 缓冲液的pH值，在填料的允许范围内 缓冲液（盐）的浓度 溶剂：色谱纯，并与填料相匹配 溶剂中的杂质含量 流动相对样品的溶解度 有机溶剂或水的比例,反相C18（硅胶基质）色谱柱的清洗,在流动相中添加了一些酸、碱或缓冲盐进行色谱分离后一般的冲洗方法：第一步：用和流动相相同比例的水和有机相冲洗第二步：增大水的比例到90%95%（最好用梯度）第三步：增大有机相比例到100%（最好用梯度） 最后保存在有机相（甲醇或乙腈）中,记住每种色谱柱可能有特定的方法一定要先看其使用说明！,柱压高-柱外因素,系统反压问题 阻尼器堵塞 进样器堵塞 管路或连接口堵塞 在线过滤器不干净 保护柱 压力传感器不准确 流速是否错误?,柱压过高，不一定是色谱柱问题！,色谱柱的存放,存放前的处理 除去杂质、缓冲盐合适的存放溶剂 避免色谱柱床的干涸 避免机械震动 防止细菌生长 注意存放的温度,检测器,主要作用：监测经色谱柱分离后的组分浓度变化，并由工作站记录数据，定性、定量分析。,紫外检测器,原理：基于被分析组分对特定波长紫外光或可见光的选择性吸收定量基础：比耳定律，,比耳定律,光能量 I0 = 入射光强度 I = 透过光强度光通量(透过率%) T= I/I0吸光度 A = -log(T)= log(I0/I)吸光度 A = abc,溶剂的影响,不同种类溶剂有其截止波长溶剂的质量好坏对其截止波长有影响何为溶剂质量不好?含紫外吸收的杂质溶解在其中的氧气缓冲液溶质的紫外吸收,背景吸收的影响,背景吸收减少线性范围许多溶剂产生背景吸收,影响紫外检测器灵敏度的因素,信号强度(S)从比耳定律可看出样品的种类样品浓度及进样的体积检测池的长度所使用的波长，检测器的时间常数噪音(N)流动相所使用的波长，灯的能量检测器的时间常数非检测器因素 - 电噪音，泵脉动等,定波长检测器紫外检测器种类 可变波长检测器 二极管阵列检测器,紫外-可见光检测器光路示意图,