液相色谱流动相脱气的那些事

houjjun

2013/07/03

私聊

液相色谱（LC）

液相色谱流动相脱气的那些事

流动相脱气的必要性

困扰液相色谱的一个很大问题是液路中常会溶入或进入气泡,均匀的、少量的还勉强可以接受,大气泡或是不均匀的气泡我们是绝对接受不了的。气泡的出现会使我们的分析不准确,甚至无法进行分析,给液相色谱分析的的朋友们带来不可估量的烦恼和麻烦。所以流动相的脱气在液相色谱使用过程中是必须的、必不可少的。脱气知识或技术也是大家应该了解或是掌握的。

气泡在分析过程中出现很多不正常的现象,大致为:

1.气泡的存在会使压力变化大,流速不稳定或无液流；

2.气泡会延迟出峰时间和出峰效果；

3.气泡会使基线波动大,出现尖锐的噪声峰或漂移严重,从而影响仪器的灵敏度；

4.气泡进入系统排出需要时间,尤其是进入色谱柱.而且系统的平衡会被破坏,还得花费较长的时间重新平衡；

5.气泡严重时可能导致色谱柱的损坏等等

6.气泡可能还会使某些部件生锈及腐蚀;

7.某些色谱柱对流量、压力和温度要求非常严格,由于气泡带来的影响,色谱柱可能被损坏；

8.气泡还可能引起某些不稳定的样品被氧化或使溶液pH值发生变化；

9.气泡还可能引起一些我们无法预测的问题或是意外现象.

出现气泡的原因一般有四种：

1.流动相溶液中往往因溶解有氧气或空气而形成气泡；

2.液路阻力比较大,吸液时出现了真空气泡；

3.系统开始工作时未能将流路中的空气排除干净；

4.在注入样品时混入了空气。

对分析造成较大影响的主要是泵前形成的气泡, 为了消除气泡对液相色谱分析结果的影响，对流动相或泵前液路排气是非常必要的。

液相色谱流动相脱气方式

液相色谱使用较多的脱气方法主要有五种：氦气或氮气脱气、真空脱气、超声波脱气、加热回流脱气、在线脱气机脱气。

1.氦气或氮气脱气：氦气脱气是很有效的脱气方法,效果很好。由于氦气在流动相中的溶解度极低，所以用氦气脱气保护的流动相可以认为是一个无气体溶解体系。氦气缓缓的从储液器的底部通入流动相,赶去溶入的空气，如果使用得当，在10min内可除去80%～90%的溶入气体。如果存放流动相的储液器是密封的,并且通入有一定压力(5个psi左右)的氦气,脱气效果更佳。缺点是氦气价格比较昂贵，会增加检验成本。氮气脱气效果也不错,但远不如氦气效果好,其优点是价格便宜、容易购买，而且效果也不错。此方法需要一个盛放氦气的钢瓶(同时配备减压阀、稳压阀、稳流阀等装置)或加气装置,需要纯度较高的氦气(有些地方这样的氦气价格极高或不容易买到) 。

2.抽真空脱气：也是比较常用的脱气方法。现在很多企业常用这种办法，贮液器被抽成部分真空，溶入的气体蒸发形成气泡溢出，其效果仅次于氦气脱气。优点是成本便宜,效果不错,对于制备、半制备液相来说,需要的流动相的量较大时效果更明显。此方法需要一套密封的真空抽虑装置,通常采用真空泵。

3.超声波脱气： 将配制好的流动相连容器一并放入超声波水槽中脱气10min左右。这种方法比较简便，又基本上能满足日常分析操作的要求，所以，目前被广泛采用。它是靠从超声波底部发出的不同强度的超声波通过液体介质传到四面八方，样品接受到来自四面八方的不同强度的剧烈的超声振动，从而使流动相中的气体被振动脱出，达到某种效果。这种方法只能脱去流动相中溶解气体的30%，并且在脱气过程中流动相的温度可能会上升,用入液相色谱中可能引起系统的不稳定,而且当温度降下来时还可能会引起气体溶解度的增加,随着时间的变化,脱去的气体还会重新溶解到流动相中。应用此方法优点是:所需设备及方法简单,成本低;缺点是:脱气效果一般,而且可能会引起流动相温度的变化,脱去的气体随时间的变化又会溶入,使用时存在不稳定隐患,对梯度洗脱时影响较大,尤其是四元低压梯度洗脱影响更大,不宜使用,对氧敏感的检测器也不宜采用此法。此方法只需要一台超声波振荡仪(或超声波清洗器)。

4.加热回流脱气：该方法虽然效果很好，但是适用范围较窄且操作复杂。对于有机溶剂或混合流动相不适合用此法，因为挥发性组分会损失掉，改变流动相的组成,而且温度变化大,后期还得进行稳定温度处理,防止温度降低后气体再次溶入预防,操作比较复杂。此方法需要一套加热回流装置,及一套降温恒温装置。

5.在线脱气机脱气:在线脱气机适合在使用过程中的微量脱气。流动相被高压泵抽吸,通过一段由多孔合成树脂膜材料制造而成的输液管，该输液管外有真空腔，真空泵工作时，膜外侧被减压，分子量小的氧气、氮气、二氧化碳就会从膜内透出膜外而被脱去。优点:脱气效率高,一般在70%以上,性能安全、可靠,可以和仪器进行整体配置,也可以独立配置,脱气并且是稳定的、连续的;缺点:价格昂贵、只适用于少量流动相、低压条件下的脱气。此方法需要一台在线脱气机。

综合来说，超声波脱气是最常用的办法，氦气脱气是效果最好的办法，加热回流脱气法现在基本上已不用,而采用在线脱气机脱气呢，这种脱气方式本身也是一种真空脱气，但它放到仪器上使用，采用了电路程序控制,是一种最有保证的脱气办法。

其中应用最为广泛的就是超声振动脱气,其次是在线脱气机脱气。

超声振动脱气效率一般30%左右,而且脱气不是连续的,一般脱气后过一段时间又会有一部分气体融入流动相内。在线脱气机脱气是连续的,脱气效率一般在70%以上.在微量(分析型高效液相色谱)及低压脱气时选择在线脱气机脱气是最佳的脱气方式。

在线脱气机的脱气原理：

在线脱气机一般接于高效液相色谱流动相存储容器与高压泵之间。当流动相进入脱气机中，它在具有透气特性的膜管(由特殊材料加工而成)中通过，而透气膜管置于脱气机的真空仓内,真空仓内设有抽真空装置,使得透气膜管外的压力明显低于管内的压力。由于透气膜管壁内外压力差的作用使得管内的流动相中溶解的气体通过管壁不断地析出从而起到对流动相在线脱气的作用。经脱气后的流动相再通过不透气的管路被吸至液相色谱泵的入口。

在线脱气机在液相色谱中的作用:

在线脱气机的作用是脱掉液路中流动相中溶解的气泡,气泡减少了,高压泵流速稳定了,仪器的灵敏度、精密度、准确度都会大大提升。另外对保护仪器中某些部件的性能和寿命也很有效。

在线脱气机的结构:

在线脱气机一般由控制电路,压力传感器,真空仓(包括抽真空电机),特殊材料制成的透气膜管和连接管路等部件组成.其中特殊材料制成的透气膜管是核心部件,生产这个膜管的技术国内现在还不是很成熟,不是很先进,一般质量高一些的都是进口的,期望国内这方面的生产厂家及科研单位再接再厉,争取把这个技术做成世界最强.我们一起加油,期待这一天的早日到来,加油,期待。

在线脱气机一般有一路脱气、两路脱气、,三路脱气、,四路脱气、五路脱气、六路脱气。常见的是一路、两路、四路脱气机,其中两路最常见。

在线脱气机及部件图片:

在线脱气机在液相色谱中的作用的显而易见的,综合效果也是最理想的,是液相色谱流动相脱气的最佳选择.在此特别推荐有条件的液相实验室最好使用.如果有条件的话，采用几种脱气方式联用，效果更佳，常用的是超声脱气后再在线脱气机脱气，效果会很好，更好。在条件允许的情况下，您不妨尝试下，也许您还会发现其它意想不到的惊喜，有非常意外和丰厚的收获哦！

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私聊

三人行

第1楼2013/07/03

图文并茂，很好的文章。

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私聊

老多_小多

第2楼2013/07/04

脱气的方式解释的很清楚，不错
归纳的也很全面

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私聊

zhoujin83

第3楼2013/07/04

我觉得真空脱气才应该是最常用的，因为流动相必须过滤，而过滤一般就是真空抽滤。流动相滤完了再继续抽滤一会就能达到脱气效果。

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私聊

给力

第4楼2013/07/04

还是不错的一片文章，图文并茂，LZ细心了

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私聊

houjjun

第5楼2013/07/04

这种脱气方式也是真空脱气,但效果一般,因为真空脱气一般注重连续性,一旦不连续了,刚脱掉的气体很快有融进去了,二是这种脱气方式真空度不够/时间短,开始有液体时,主要是气体通过砂心滤垫可以溶入流动相,但还是形成了一定的真空度,主要的时间太短,抽的空气主要来自了大气
zhoujin83(zhoujin83) 发表:我觉得真空脱气才应该是最常用的，因为流动相必须过滤，而过滤一般就是真空抽滤。流动相滤完了再继续抽滤一会就能达到脱气效果。