高效液相色譜儀的故障分析及解決辦法

仝 慧

(河南化工技師學(xué)院，河南 開(kāi)封 475000)

高效液相色譜法是一種目前應(yīng)用廣泛的分離分析技術(shù)，此方法的優(yōu)點(diǎn)是高壓、高效、高速、高靈敏度、高選擇性，隨著高效液相色譜儀的不斷完善與發(fā)展，其在環(huán)境分析、食品分析、生命科學(xué)、醫(yī)藥以及無(wú)機(jī)分析中廣為應(yīng)用。

但在實(shí)際使用過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)一些影響分析結(jié)果的小問(wèn)題，如柱壓過(guò)高、過(guò)低、流量不穩(wěn)定或峰形等方面的故障問(wèn)題，需引入故障排除措施以及維護(hù)措施。掌握好故障產(chǎn)生的原因以及如何去排除這些故障，不僅會(huì)提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且還會(huì)延長(zhǎng)儀器的使用壽命。

1 高效液相色譜儀工作流程及結(jié)構(gòu)

其工作流程是高壓輸液泵將儲(chǔ)液器中的流動(dòng)相以恒定的流速推送到色譜柱中，并用微量進(jìn)樣器將樣品導(dǎo)入，樣品隨流動(dòng)相依次進(jìn)入保護(hù)柱、色譜柱，并按照分配系數(shù)大小進(jìn)行分離，然后依次進(jìn)入至檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)到的信號(hào)送至工作站記錄、處理和保存。

高效液相色譜儀由儲(chǔ)液器、高壓輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、檢測(cè)器和工作站組成(如圖1所示)，有些還配備有在線脫氣機(jī)、預(yù)柱、自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)。其核心部件是色譜柱，也是整個(gè)色譜儀的心臟。

圖1 高效液相色譜儀結(jié)構(gòu)

2 常見(jiàn)故障及解決辦法

2.1 柱壓過(guò)高

柱壓過(guò)高也稱(chēng)為“堵”，它是使用過(guò)程中經(jīng)常可能遇到的問(wèn)題。其原因是多方面的，一般是由于流動(dòng)相和組分在色譜柱運(yùn)行時(shí)，造成阻塞或不通暢而使柱壓升高。

2.2.1 流動(dòng)相使用不當(dāng)或者緩沖鹽結(jié)晶沉淀

流動(dòng)相是攜帶樣品進(jìn)入色譜柱，如果流動(dòng)相使用不當(dāng)，和固定相發(fā)生了相互作用而產(chǎn)生了沉淀的話，則會(huì)使柱壓升高，因此每個(gè)色譜柱都需要合適的流動(dòng)相，必須嚴(yán)格遵循儀器使用說(shuō)明書(shū)，選擇正確的流動(dòng)相溶液。或者流動(dòng)相未過(guò)濾或者過(guò)濾不徹底，造成雜質(zhì)滯留于濾板上。正確做法是必須采用高效液相專(zhuān)用的試劑作為流動(dòng)相，或者必須正確進(jìn)行過(guò)濾操作。高效液相色譜法應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬反向色譜法，此法常用緩沖鹽作為流動(dòng)相，而緩沖鹽有容易產(chǎn)生結(jié)晶的性質(zhì)，緩沖鹽流動(dòng)相在流經(jīng)色譜柱時(shí)，難免會(huì)在柱中析出結(jié)晶阻塞使壓力增大。如果操作結(jié)束后沒(méi)有及時(shí)清洗，這些緩沖鹽則會(huì)析出結(jié)晶凝結(jié)而沉積于柱內(nèi)，造成柱壓升高。解決方法是先用40～50℃的純水，低速正向沖洗柱子，待柱壓逐漸下降后，相應(yīng)提高流速?zèng)_洗，柱壓大幅度下降后，用常溫純水沖洗，之后用純甲醇沖洗柱子30分鐘。這一操作每次操作完成后必須進(jìn)行，以防止無(wú)機(jī)鹽析出或沉積，延長(zhǎng)儀器使用壽命。

2.2.2 流速設(shè)定過(guò)高

流動(dòng)相在色譜中的流動(dòng)速度稱(chēng)為流速，流速越快色譜柱承受的壓力會(huì)越大，柱壓也會(huì)升高，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯V柱。一般來(lái)講，高效液相色譜儀最佳流速為1mL/min，此時(shí)可以采用降低流速至正常范圍來(lái)改善。

2.2.3 保護(hù)柱阻塞

高效液相色譜儀由于色譜柱昂貴，若因各種操作原因?qū)е律V柱堵塞，更換色譜柱的話代價(jià)太高。因此在色譜柱之前常常設(shè)置預(yù)柱(也叫做保護(hù)柱)來(lái)降低這一風(fēng)險(xiǎn)，那么如果保護(hù)柱出現(xiàn)堵塞，柱壓也會(huì)升高。這時(shí)可以采用拆卸保護(hù)柱進(jìn)行清洗，如果阻塞嚴(yán)重，清洗無(wú)效果的話可以考慮更換保護(hù)柱。

2.2.4 柱溫過(guò)低

高效液相色譜儀溫度一般是常溫條件，但當(dāng)柱溫設(shè)置過(guò)低時(shí)，流動(dòng)相容易凝固造成色譜柱堵塞而柱壓升高，解決辦法是升高柱溫至操作的合適范圍溫度。

2.2.5 樣品沉淀

當(dāng)溶解樣品的溶劑與流動(dòng)相不一致時(shí)，樣品進(jìn)入色譜柱，有時(shí)可能因溶解度降低而沉淀出來(lái)，正確方法是盡量使用和流動(dòng)相相同的溶劑來(lái)溶解樣品。

2.2.6 細(xì)菌或霉菌影響

色譜儀在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，管路中會(huì)滋生霉菌，這些霉菌也會(huì)迅速繁殖、生長(zhǎng)而堵塞管路，從而造成柱壓升高。所以我們?cè)谑褂镁彌_溶液作為流動(dòng)相時(shí)一定要現(xiàn)用現(xiàn)配。

2.2.7 柱前篩板堵塞

更換柱子入口篩板，若柱壓下降，說(shuō)明你的溶劑或樣品含有顆粒雜質(zhì)，正是這些雜質(zhì)將篩板堵塞引起壓力上升，這時(shí)可以反沖色譜柱或者更換色譜柱來(lái)嘗試解決。

2.2 柱壓過(guò)低

和柱壓高恰恰相反，柱壓低又稱(chēng)為“漏”，它也是使用過(guò)程中常遇到的問(wèn)題，常見(jiàn)原因如下：

2.2.1 系統(tǒng)漏液

柱壓過(guò)低首先考慮系統(tǒng)可能不封閉，某些部件位置有泄漏。此時(shí)應(yīng)從源頭逐一排查確定漏液位置并進(jìn)行維修。

2.2.2 色譜柱選擇不當(dāng)

高效液相色譜柱的選擇至關(guān)重要，色譜柱選擇不當(dāng)也會(huì)造成柱壓過(guò)低，應(yīng)根據(jù)實(shí)際分析的物質(zhì)特點(diǎn)來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)纳V柱。

2.2.3 柱溫過(guò)高

與柱溫過(guò)低相反，過(guò)高的柱溫可能會(huì)造成重要部件失靈而導(dǎo)致泄漏，此時(shí)要降低溫度至正常使用溫度范圍。

2.2.4 壓力傳感器或工作站失常

此時(shí)應(yīng)更換壓力傳感器，重裝工作站或系統(tǒng)。

2.3 既無(wú)壓力指示，又無(wú)液體流過(guò)

2.3.1 泵密封墊圈磨損

高效液相色譜儀的高壓密封圈長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)造成磨損，此時(shí)應(yīng)更換密封墊圈以保證正常使用。

2.3.2 泵頭內(nèi)有空氣

現(xiàn)在儀器一般自帶在線脫氣機(jī)來(lái)排除流動(dòng)相中的氣泡，但如果有脫氣機(jī)時(shí)還有此現(xiàn)象出現(xiàn)，則可用一玻璃針筒在泵的出口處幫助抽出空氣。

2.3.3 柱塞桿和單向閥損壞

柱塞桿作用是持續(xù)保持液流進(jìn)入色譜柱，一旦柱塞桿和單向閥損壞，高壓泵就無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)可以更換柱塞桿和單向閥。

2.3.4 流動(dòng)相不足

高效液相色譜儀是靠流動(dòng)相溶液持續(xù)充滿(mǎn)高壓泵，然后流動(dòng)相源源不斷流入色譜柱來(lái)推動(dòng)樣品分離的，如果流動(dòng)相在使用過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)添加，泵將發(fā)生空轉(zhuǎn)，使泵出現(xiàn)磨損，這就要求色譜工作者在操作時(shí)，要實(shí)時(shí)注意流動(dòng)相存量，并做到及時(shí)補(bǔ)加。

2.3.5 保險(xiǎn)絲燒壞

如果以上問(wèn)題都不存在，則要考慮是高壓泵的電源或者內(nèi)部保險(xiǎn)絲故障，可以更換保險(xiǎn)絲來(lái)解決問(wèn)題。

2.4 壓力波動(dòng)

2.4.1 單向閥泄露

高壓泵中有一單向閥組織流動(dòng)相倒流，單向閥一旦泄露不正常工作的話會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能密封。處理方法是更換單向閥。

2.4.2 微粒積聚

無(wú)論是樣品還是流動(dòng)相不純均會(huì)造成壓力不穩(wěn)，此時(shí)可使用在線過(guò)濾器，或者采用手動(dòng)方式過(guò)濾流動(dòng)相或者樣品。

2.4.3 泵中有空氣

泵中存在氣體也會(huì)造成壓力不穩(wěn)波動(dòng)，解決方法是進(jìn)行溶劑脫氣和使用在線脫氣機(jī)脫去泵中氣體。

2.4.4 系統(tǒng)漏液

系統(tǒng)若不封閉漏液的話，壓力自然波動(dòng)，此時(shí)應(yīng)盡快確定漏液位置并維修。

2.5 出現(xiàn)分叉峰

2.5.1 色譜柱污染

樣品如果前處理不到位，會(huì)導(dǎo)致樣品的沉積。先對(duì)于反向色譜柱來(lái)說(shuō)，依次用純水和甲醇沖洗，然后用甲醇+異丙醇混合物來(lái)沖洗柱子，若污染嚴(yán)重，可適當(dāng)延長(zhǎng)沖洗時(shí)間。最后再用甲醇、純水、甲醇正向沖洗柱子半小時(shí)以上。所有任何樣品在進(jìn)樣前都要進(jìn)行預(yù)處理，盡量減少對(duì)色譜柱的污染，以延長(zhǎng)色譜柱的使用壽命。

2.5.2 柱頭填料塌陷

色譜儀長(zhǎng)期使用，由于填料多次被流動(dòng)相所沖刷，可能會(huì)存在流失甚至塌陷可能。此時(shí)應(yīng)先檢查柱填料是否硬結(jié)或塌陷。先去除被污染過(guò)的填料，然后小心裝入新填料，滴一滴甲醇，填料下陷，依此上述方法反復(fù)填充直至裝滿(mǎn)填平。結(jié)束后用甲醇沖洗半小時(shí)以上。

2.6 峰面積重現(xiàn)性差

2.6.1 系統(tǒng)部件漏液

一旦系統(tǒng)不封閉，漏液，勢(shì)必會(huì)造成進(jìn)入系統(tǒng)的樣品量不同，而造成峰面積不能重現(xiàn)。處理辦法是找到泄露位置。

2.6.2 進(jìn)樣操作不一致

如果排除了系統(tǒng)漏液的可能，那么可能的原因就是進(jìn)樣不平行。進(jìn)樣不平行將會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入柱子中樣品量不一致而導(dǎo)致結(jié)果不能重現(xiàn)。我們要求在進(jìn)樣時(shí)要把進(jìn)樣器緩慢插入進(jìn)樣口，避免泵中壓力將液體沖出。然后平穩(wěn)快速地把六通閥扳到注射狀態(tài)。

3 故障排除原則

高效液相色譜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)故障后排查較難，一般要遵守以下原則：

(1) 一次規(guī)則：由于高效液相色譜儀備件較多，參數(shù)設(shè)置也較復(fù)雜，所以在排查時(shí)不能同時(shí)改變幾個(gè)參數(shù)，我們可以一次可以改變一個(gè)參數(shù)，觀察改變后的運(yùn)行情況來(lái)確定到底是哪個(gè)部件出問(wèn)題。比如說(shuō)有故障時(shí)，一般會(huì)有幾個(gè)可疑部件，這時(shí)我們會(huì)嘗試用好的部件替換可疑部件，但注意一定只能替換一個(gè)部件，不能同時(shí)替換多個(gè)部件。

(2) 換回規(guī)則：這個(gè)規(guī)則和一次規(guī)則一起運(yùn)用，假如在替換掉一個(gè)部件后，故障仍然存在的話，則說(shuō)明不是這個(gè)部件問(wèn)題，應(yīng)繼續(xù)排查下一部件。此時(shí)應(yīng)重新?lián)Q上原部件，避免資源浪費(fèi)。

(3)記錄規(guī)則：每臺(tái)儀器都應(yīng)配備有一套維修記錄本，詳細(xì)記錄故障部件名稱(chēng)、故障描述、日期、維修過(guò)程和結(jié)果等，以便后期再發(fā)生故障時(shí)的查看和排除。并要求更換的部件要貼標(biāo)簽加以標(biāo)注。

總之，在使用高效液相色譜儀時(shí)一定要注意樣品的前處理與儀器的正確操作和保養(yǎng)。因?yàn)閮x器一旦產(chǎn)生了故障，要耗費(fèi)時(shí)間、人力、財(cái)力去維修，所以應(yīng)盡可能的去保養(yǎng)好儀器，避免儀器產(chǎn)生故障。假如產(chǎn)生故障，要按照故障排查原則進(jìn)行排查并解決。