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专业工程师为你讲解色谱仪那些事赶快收藏!

发表时间:2024-02-16 12:22:55 来源:新闻动态

  作为实验员的你,每天除了与各种化学药品打交道,就是与化学仪器相伴,为了高效完成你的工作,提升个人的绩效。当然最重要是想要高工资,了解这些仪器的秉性比你要清楚自己的脾气更重要,今天小七与你谈谈色谱仪的那点事……

  国内有几家可能会崛起,但能和国外ATWS等公司正面硬抗的目前没有,未来十五二十年也不会有。

  普源精电(RIGOL)确实是有技术基础的。RIGOL做到了真正意义上国内的第一台DAD,而且技术上是碾压式的。但是市场推广难度太大,国产的HPLC主要的市场都是更穷酸的中药饮片厂或者给学生练手的教育市场。

  仪器这种小众产品,关键的员工需要2-3个人即可。我也去过一些国外的小仪器厂,核心员工就几个人。自己设计主要部分,零部件外购。国内的相关从业人员真正涉及仪器研发的很少。

  在下做化学分析十余年,主要是用仪器,且国产仪器接触不多,据我所知目前在分析化学领域,国产仪器只能是中低端,最多是中端,当然不是说中低端就不好,国内如中小制药厂,化工厂的指控还是主要以国产仪器为主。

  常州三泰科技有限公司,专业做色谱柱( SepaFlash?)的,现在也有一款 SepaBean? machine快速液相制备色谱系统,虽然是国产的,功能满强大的;之前试用了一下,之前过了很久没有纯的柱子,瞬间成功了。

  上海的,国产的色谱在检测限稍微低一些,主要是稳定性和可靠性比较差,但是价格相对较便宜,性价比比较高!!

  GC主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离,其过程如图气相分析流程图所示。

  LC以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不一样极性的单一溶剂或不同比例混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行仔细的检测,以此来实现对试样的分析。

  离子色谱(IonChromatography)是高效液相色谱(HPLC)的一种,是分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂为固定相对离子性物质进行分离, 用电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法。

  薄层色谱又叫薄板层析,常用TLC表示,属于固-液吸附色谱,是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术。

  薄层色谱是在被洗涤干净的玻板(10×3cm左右)上均匀的涂一层吸附剂或支持剂,待干燥、活化后将样品溶液用管口平整的毛细管滴加于离薄层板一端约1cm处的起点线上,晾干或吹干后置薄层板于盛有展开剂的展开槽内,浸入深度为0.5cm。待展开剂前沿离顶端约1cm附近时,将色谱板取出,干燥后喷以显色剂,或在紫外灯下显色。

  凝胶色谱法又称分子排阻色谱法。凝胶色谱大多数都用在高聚物的相对分子质量分级分析以及相对分子质量分布测试。凝胶色谱又可分为凝胶过滤色谱(GFC)和凝胶渗透色谱(GPC)。

  一个含有各种分子的样品溶液缓慢地流经凝胶色谱柱时,各分子在柱内一起进行着两种不同的运动:垂直向下的移动和无定向的扩散运动。

  大分子物质由于直径较大,不易进入凝胶颗粒的微孔,而只能分布颗粒之间,所以在洗脱时向下移动的速度较快。

  小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外,还能进入凝胶颗粒的微孔中,即进入凝胶相内,在向下移动的过程中,从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒,如此不断地进入和扩散,小分子物质的下移速度落后于大分子物质,从而使样品中分子大的先流出色谱柱,中等分子的后流出,分子最小的最后流出,此现状叫分子筛效应。具有多孔的凝胶就是分子筛。

  超临界流体色谱技术是20世纪80年代发展起来的一种崭新的色谱技术。超临界流体色谱法(Supercritical Fluid Chromatography ,SFC)是以超临界流体作为流动相的一种色谱方法。

  所谓超临界流体,是指既不是气体也不是液体的一些物质,它们的物理性质介于气体和液体之间。超临界流体具有对于分离极其有利的物理性质。

  它们的这些性质恰好介于气体和液体之间,超临界流体的扩散系数和粘度接近于气相色谱,因此溶质的传质阻力小,能够得到快速高效分离。

  另一方面,其密度与液相色谱类似,这样就便于在较低温度下分离和分析热不稳定性,相对分子质量大的物质。另外,超临界流体的物理性质和化学性质,如扩散、粘度和溶剂力等,都是密度的函数。

  因此,只要改变流体的密度,就能改变流体的性质,从类似气体到类似液体,无需通过气液平衡曲线.超临界流体色谱中的程序升密度相当于气相色谱中程序升温度和液相色谱中的梯度淋洗。

  高速逆流色谱法 (High-speed Countercurrent Chromatography,简称HSCCC),于1982年由美国国立卫生院Ito博士研制开发的一种新型的、连续高效的液液分配色谱技术,与其它色谱技术不同的是它不需任何固态载体,因此能避免固相载体表面与样品发生反应而导致样品的污染、失活、变性和不可逆吸附等不良影响。同时它也具有适合使用的范围广、快速、进样量大、费用低、回收率高等优点。

  高速逆流色谱法是建立在单向性流体动力平衡体系之上的一种逆流色谱分离方法,它是在研究旋转管的流体动力平衡时偶然发现的。

  当螺旋管在慢速转动时,螺旋管中的两相都从一端分布到另一端。用某一相作移动相从一端向另一端洗脱时,另一相在螺旋管里的保留值大约50%,但这一保留量会随着移动相流速的增大而减小,使分离效率降低。

  但使螺旋管的转速加快时,两相的分布发生明显的变化。当转速达到临界范围时,两相就会沿螺旋管长度完全分开,其中一相全部占据首端的一段,我们称这一相为首端相,另一段全部占据尾端的一段,称为尾端相。高速逆流色谱正是利用了两相的这种单向性分布特征,在高的螺旋管转动速下,如果从尾端送入首端相,它将穿过尾端相而移向首端,同样,如果从首端相送入尾相,它将穿过首端相而移向螺旋管的尾端。

  分离时,在螺旋管内首先注入其中的一相(固定相),然后从合适的一端泵入移动相,让它载着样品在螺旋管中无限次的分配。仪器转速越快,固定相保留越多,分离效果越好,且大大地提高了分离速度,故称高速逆流色谱。

  毛细管电色谱(capillary electro chromatography,CEC)以内含色谱固定相的毛细管为分离柱,兼具毛细管电泳及高效液相色谱的双重分离机理,既可分离带电物质也可分离中性物质。毛细管电色谱法是用电渗流或电渗流结合压力流来推动流动相的一种液相色谱法。

  这些色谱仪作为我们实验员的左膀右臂,所以每天他们都要不停歇的运转工作,但是难免会出现一些明显的异常问题,这就为我们的工作带来不便,小七为大家理一些手段方法供大家参考。

  这主要是通过万用表去测量线路中的直流工作电压相电流,从而确定故障。迟是排除一些故障常用的-种方法,它对于测试线

  在查找故障的过程中,通过拔掉部分转括、拔下部分电路板或在电路板上断线来逐步缩小故障的范围,最后把故障点孤立出来的方法,称为分割法。

  这种方法主要是通过目测观察来发现故障,我们统称为观察法。观察法大多数都用在检查气相色谱仪零件变质损坏、电路板漏焊、虚焊、线间的短路饶焦、断线

  通过示按器去观察有关点的波形,从而寻找故障相排除一些故障的方法称为动态观实法。5

  通过触模法(即人的手指或别的部位去触模元器件),去发现气相色谱仪元器件是否有过热或应该发热而不热的现象(如电源变压器及电子管等应该有发热现象),从而间接地判断故障部位的方法,称为触模法。7

  通过更换电细线、电路板、电子管或其他每部件,以确定故障在某一范围的方法称为替换法。8

  在查寻故障的过程中,如经测量和分析,几种原因都能造成此种故障,那么此时,可先试探用一种方法去排除一些故障,如无效,再改用另一种方法试探去排除一些故障,这称为试探法。9

  在查寻故障过程中,可通过分别测试无故障仪器和行故阳仪器的相同点,将所得的数据来进行比较来确定故障的方法,称为模拟法。10

  仪器由于湿度升高而出现故障,通常用局部受热泌夫排除。比如,其一仪器在温度40℃时,异常工作,而温度降低后又能正常工作。此队可将仪器恢复在常温下工他用电热吹风机或电烙铁使其局部受池从而发现故障所在,这称为局部受热法。

  液相色谱日常维护: 1 定期清洗单向阀:将单向阀卸下,一般先用纯净水超声10分钟,然后用异丙醇超声,10分钟;也可直接用异丙醇超声10分钟。 2 定期清洗吸滤头:将吸滤头卸下,一般先用纯净水超声10分钟,然后用异丙醇超声10分钟;也可直接用异丙醇超声10分钟。 3 定期冲洗检测池:把色谱柱卸下,在流速1.0ml/min的状态下先用纯净水冲洗30分钟,然后再用30%磷酸(色谱级)冲洗30分钟左右,再用超纯水冲洗至流出液为中性,最后用甲醇冲洗,待用。

  ①所用流动相必须预先滤过和脱气,流动相一般贮存于玻璃不锈钢容器内。贮存容器一定要盖严,防止溶剂挥发引起组成变化。磷酸盐、乙酸盐缓冲液很易长霉,应尽量新鲜配制使用,不要长期贮存。容器应定期清洗,特别是盛水、缓冲液和混合溶液的瓶子,以除去底部的杂质沉淀和可能生长的微生物。②配制流动相用水需为娃哈哈牌纯净水或经超声过滤后的纯化水,流动相配制好后先用直径为5cm,孔径为0.45um的滤膜,通过沙芯过滤器的过滤,然后在超声仪上超声。

  ①样品溶液进样前必须用滤膜过滤,以减少微粒对进样阀的磨损。②转动阀芯时不能太慢,更不能停留在中间位置,否则流动相受阻,使泵内压力剧增,甚至超过泵的最大压力;再转到进样位时,过高的压力将使柱头损坏。

  ③为防止缓冲盐和样品残留在进样阀中,每次分析结束后应冲洗进样阀。通常可用水冲洗,或先用能溶解样品的溶剂冲洗,再用水冲洗。

  ①避免压力和温度的急剧变化及任何机械震动。柱压的突然升高或降低也会冲动柱内填料,因此在调节流速时应该缓慢进行,在阀进样时阀的转动不能过缓。②应逐渐改变溶剂的组成,特别是反相色谱中,不应直接从有机溶剂改变为全部是水,反之亦然。

  ③一般说来色谱柱不能反冲,只有生产者指明该柱可以反冲时,才可以反冲除去留在柱头的杂质。否则反冲会迅速降低柱效。

  ⑤避免将复杂的样品尤其是生物样品直接注入柱内,需要对样品进行预处理或者在进样器和色谱柱之间连接一保护柱。

  ⑦保存色谱柱时应将柱内充满乙腈或甲醇,柱接头要拧紧,防止溶剂挥发干燥。绝对禁止将缓冲溶液留在柱内静置至次日或更长时间。

  ⑧色谱柱使用的过程中,如果压力升高,一种可能是滤片被堵塞,这时应更换滤片或将其取出进行清理洗涤;另一种可能是大分子进入柱内,使柱头被污染;如果柱效降低或色谱峰变形,则可能柱头出现塌陷,死体积增大。

  ⑨以硅胶为基质的填料,只能在pH2~9范围内使用。每次分析检测完成后,最好用洗脱能力强的洗脱液冲洗,例如ODS柱宜用甲醇冲洗至基线. 保证样品的清洁,进样前尽量使用0.22μm的滤膜滤过,避免样品太脏而堵塞色谱柱或离子源的毛细管;样品溶剂必须是色谱纯,最好和流动相比例一致;进样浓度不宜太高,因为太高浓度的样品容易污染灵敏度较高的仪器,进而影响检验结果。

  由于液质的流速较小(ESI一般为0.2ml/min),所以配置样品的溶剂强度不能太大,尽量小于起始比例,否则,会出现保留时间偏移、峰形扭曲等问题。

  分析泵的作用主要是通过等浓度或梯度浓度的方式在高压下将淋洗液经由进样阀输送到色谱柱内并对待测物进行洗脱。

  分析泵应输出压力高,不低于35MPa;耐腐蚀,可承受PH=1~14的溶剂;流量要稳定,流量精度和重复性为±0.5%以上;要有良好的密封性和噪音小等要求。高压泵工作正常的情况下,系统压力和流量稳定,噪音很小,色谱峰形正常。

  与之相反,在高压泵工作不正常的情况时,系统压力波动较大,产生噪音,基线的噪音加大,流量不稳并导致色谱峰形变差(出现乱峰)。产生以上情况原因有以下几种:

  1、淋洗液的脱气与泵内气泡的排除 仪器初次使用或更换淋洗液时,管路中的气泡容易进入泵内,造成系统压力和流量的不稳定,对于一些易产生气体的溶液如加入甲醇淋洗液,可先用真空脱气的办法除去溶液中大部分气体,再于系统中用惰性气体(氦气或高纯氮气)在线脱气的方法处理。已进入泵内的气泡能够最终靠启动阀排除。具体方法是:先停泵,用一个10ml注射器在启动阀处向泵内注射去离子水或淋洗液,可反复几次直到气泡排除为止,然后再将泵启动。 2、系统压力波动大,流量不稳定 系统中进入了空气,或者单向阀的宝石球与阀座之间有固体异物,使得两者不能闭合密封,需卸下单向阀浸入盛有乙醇的烧杯用超声波清洗。分析泵上的压力传感器有故障时也会造成压力波动,应检查传感器旋钮上的O型密封圈是否有磨损。 3、漏液 泵密封圈变形后,在高压下会产生泄漏。泵漏液时,系统压力不稳定,仪器无法工作,为延长密封圈的常规使用的寿命,在使用了浓度较高的碱以后,要用去离子水清洗泵头部分,以防产生沉淀物。 4、系统压力升高 在系统的压力超过正常压力的30%以上时,可以认为该系统压力不正常。压力升高与以下几种情况有关: (1)保护柱的滤片因有物质沉积而使压力逐渐升高。更换滤片。 (2)某段管子堵塞造成系统压力突然升高。逐段检查,更换。 (3)室温较低时如低于10℃时,系统压力会升高。设法使室温保持在15℃以上。 (4)当有机溶剂与水混合时,由于溶液的粘度,密度变化压力亦会升高。 (5)流速设定过高使压力升高,应按照色谱柱的要求设定分析泵的流速。 5、系统压力降低或无压力 系统有泄漏时,压力会降低。仔细检查各种接头是否拧紧。此外,当系统流路中有大量气泡存在,进入泵内形成空穴,启动泵后系统无压力显示,亦无溶液流出,为避免以上问题,流动相的容器要加压(≤0.03MPa);在仪器初次使用或更换淋洗液时要注意排除输液管路内的空气。

  检测器常见故障与排除检测器尚未达到稳定状态可使基线产生漂移。另外在使用抑制器时,一般的情况下背景电导会由高向低的方向逐渐降低,最后达到平衡。如果背景电导值持续增加,说明抑制器部分有问题,检查抑制器是否失效。

  (1)色谱柱过滤网板被玷污,要换掉。(2)柱接头拧得过紧,使输液管端口变形。

  系统有泄漏时分离度会降低;分离柱被玷污后柱容量因子k’值变小;淋洗液类型和浓度不合适等。

  分离柱入口树脂损失造成死体积增大或树脂床进入空气使树脂床产生沟流会使分离度下降。若分离柱入口处出现空隙,可填充一些惰性树脂球以减小死体积的影响。

  色谱峰保留时间的改变会影响待测组分的定性和容量,因为在色谱分析中稳定的保留时间对获得准确、可靠的结果是十分重要的。离子色谱中影响保留时间稳定的因素有以下几个原因:

  抑制器在化学抑制型离子色谱中具有举足轻重的作用。抑制器工作性能的好坏对分析结果有很大的影响。抑制器最常见的故障是漏液,使峰面积减小(灵敏度下降)和背景电导升高。

  造成峰面积减小的根本原因有:微膜脱水、抑制器漏液、溶液流路不畅和微膜被玷污。抑制器长期不用,会发生微膜脱水现象,为激活抑制器,可用注射器向阴离子抑制器内以淋洗液流路相反的方向注入少许0.2mol/L硫酸;阳离子用0.2mol/L氢氧化钠。同时向再生液进口注入少许去离子水,并将抑制器放置半小时以上。抑制器内玷污的金属离子可以用草酸溶液清洗。

  在化学抑制型电导检测分析过程中,若背景电导高,则说明抑制器部分存在一定问题。大多数是操作不当引起的。例如:淋洗液或再生液流路堵塞,系统中无溶液流动造成背景电导偏高或使用的电抑制器其电流设置的太小等。膜被污染后交换容易下降亦会使背景电导升高。而失效的抑制器在使用时会出现背景电导持续升高的现象,此时应更换一支新的抑制器。

  抑制器漏液的根本原因是抑制器内的微膜没有充分水化。因此,长时间未使用的抑制器在使用前应先让微膜水化溶胀后再使用。另要保证再生液出口顺畅,因为反压较大时也会造成抑制器漏液。另外,由于抑制器保管不当造成抑制器内的微膜收缩、破裂也会发生漏液现象。

  小七认为离子色谱仪有很多问题是与与分析泵、色谱柱有关系的,所以在日常的实验中需要认真维护保养,严格按照实验操作来进行。

  关于色谱仪的那些事,小七今天就讲到这里。现在的色谱仪从手动进样到自动进样,前处理由繁到简,需要实验员做的慢慢的变少,即使实验员每天不停转,工资也并不是很多。但是无论哪一类仪器,你只要把它弄懂,熟练操作,即使它闹脾气,也能很快的了解原因纠正过来,你无论去哪个公司这都将是你与人事谈薪资的资本。如果七友更想知道关于它们别的方面的知识点,给小七留言,下一次可以接着给大家唠唠。

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