高效液相色谱仪(HPLC)主要由溶剂单元 、脱气单元 、高压泵 、进样单元 、柱温箱单元 、检测器单元构成 ,组装形式分为模块机和一体机 。脱气机接于HPLC的溶剂单元与高压泵之间 。流动相在泵的作用下流经脱气机真空腔内一段半渗透性管(脱气膜管) ,在真空作用下 ,流动相中溶解的气体通过管壁排出 ,而液体分子无法通过 ,从而达到脱气目的 。本单位结合自身实践经验及相关调查研究 ,对脱气单元常见故障进行了分析 ,并提出了相应的解决方案 。
脱气机的应用目的
流动相中溶解的气体会对色谱数据质量和仪器耗材产生负面影响 ,例如 :
流动相中气体会使泵的运行不稳定而导致流速不稳定 ,造成色谱峰保留时间和峰面积的标准差偏高,特别是在低流速下尤为显著 。
检测器上出现基线噪音变大或异常波动 。
溶解氧可使荧光淬灭 。
减少色谱柱寿命 。
在实际使用中 ,无论是等度洗脱还是梯度洗脱 ,无论是低压混合还是高压混合 ,都建议使用脱气机 。
脱气机的工作原理
目前主流品牌的在线脱气机大部分使用了TeflonAF脱气管技术 。以安捷伦为例[1, 2, 3],Agilent 1260 Infinity 高性能脱气机(型号 :G4225A) ,由四个单独的真空腔以及半渗透性管 、真空泵和控制组件组成 ,如图1 。
图1 真空脱气机结构示意图(仅显示1个溶剂通道)
打开真空脱气机的电源开关后 ,控制组件就会开启真空泵 ,真空泵可使真空腔内产生低压 ,其压力由压力传感器测定 。流动相瓶中的溶剂在高压泵的抽动下流过真空腔内的半渗透性管(脱气膜管) ,溶剂中溶解的气体将渗过这些管 ,进入真空腔 。当溶剂离开真空脱气机的出口时 ,就已经完成了脱气 。
半渗透性管(脱气膜管)是特殊材料制作的毛细管 ,此材料高疏水且表面密布微孔 ,液体因表面张力无法渗出 ,而气体从微孔无阻力逸出 。
脱气机常见故障及解决方案
根据液相长期使用过程中的经验 ,相对于高压泵单元 、进样单元和检测器单元 ,脱气机单元出现故障的情况较少 。常见的报错信息为真空度不合格 ,如岛津LC-2030的脱气机在真空度压力值高于-90Kpa时 ,仪器会报错 。
① 半渗透性管(脱气膜管)泄漏
在真空度值远高于合格值时 ,脱气单元配件出现损坏的可能性很高 ,一般表现为半渗透性管(脱气膜管)破损泄漏或真空泵膜片故障 。新疆人民医院在使用液相过程中曾出现过半渗透性管(脱气膜管)泄漏的情况[4] 。实验人员首先对脱气机和工作站之间的数据线 、真空泵膜片进行问题排查 ,当检查到真空腔时发现有大量溶液漏出 ,然后分别拆下四组集束管路浸泡在水中用洗耳球打气,发现有一组集束管路有泄漏的现象 ,更换后故障排除 。
② 真空泵膜片故障
真空泵由于长时间使用会有一部分溶剂 、盐 、灰尘等附着污染泵膜(片) ,导致泵膜关闭不死 ,负压抽不上去 。由于泵膜片成本相对较低 ,建议每年应更换一次 。
③ 传感器或控制电路故障
其他故障可能出现在传感器或控制电路 ,天津药品检验所在使用岛津 LC-2010时[5] ,曾出现控制电路故障导致真空度达不到要求而出现报错 ,更换控制电路配件后故障排除 。
④ 正相系统下的脱气机使用建议
在本单位的实践过程中 ,曾在较长时间段内使用正相色谱进行方法开发研究 ,岛津LC-2030的在线脱气机真空度值曾出现过-11Kpa ,远高于正常值 ,导致仪器不能运行 。根据安捷伦《使用 Agilent LC 系统时的最佳实践》给出的液相使用和维护建议推测 ,正己烷等低沸点溶剂不适用于反相常用的脱气机配件 。该文件中指出 ,对于RI应用 、流速高于5ml/min的低沸点溶剂(小于60℃) ,以及正己烷 、四氢呋喃和卤素溶剂 ,请使用独立的“标准脱气机”(G1322A或G7122A) ,而目前安捷伦1260 Infinity II配置的在线脱气机为“高性能脱气机”(G4225A) 。
另外 ,在使用正相溶剂时 ,未使用的溶剂通道建议用异丙醇灌充 ,而非采用低沸点的流动相灌充 ,以保护其他溶剂通道。在停止实验后 ,尽快将异丙醇灌充至各个溶剂管道 ,避免低沸点溶剂保存管道 。除此之外 ,对于使用单一通道流动相的正相方法 ,也可以考虑跳过脱气单元,安捷伦液相的脱气机控制界面如图2[6] 。
图2 Agilent Lab Advisor中内部脱气机的脱气机控制界面
对于配置标准脱气机(如G7122A) ,仪器公司给出的报价特别高 ,使很多单位望而却步 。目前广州逸海科技有限公司推出了德国Easeatech在线脱气机 ,所采用的核心技术同样是Teflon® AF脱气管技术 ,为同行提供了新的选择[7] 。
参考资料 :
[1]《UV8000 Degasser and PDA Detector Hardware Manual》Revision A January 2010 安捷伦官网
[2]《1260 Infinity II Degasser Agilent InfinityLab LC Series User Manual》 安捷伦官网
[3]《Agilent 1200系列 微量真空脱气机》 安捷伦官网
[4]《高效液相保养与维修一例》 崔智奇 ,贾岩《医疗装备》2011年8期
[5]《岛津LC-2010型液相色谱仪脱气机故障维修》 王萌 ,杨泽生《现代科学仪器》2012年6期
[6]《使用 Agilent LC 系统时的最佳实践》 安捷伦官网
[7]《EASEATECH在线脱气机》 广州逸海科技有限公司