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【金秋计划】流动相如何充分脱气

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2024/09/12

液相色谱（LC）

流动相是影响液相色谱的关键因素。流动相脱气不充分就是常见的事故之一，那如何解决流动相脱气不充分的问题呢？

只要空气在流动相里保持溶解，气泡问题就很少会出现。原则上讲，人工配备的等度洗脱流动相一般不需要脱气就可以在实验中使用，但是被气体饱和的溶液也只需要非常小的压力下降就能脱气，比如当流动相通过溶剂入口的在线过滤器，或者当流动相进入压力相对低的检测器溶液池时。因为这个原因和为了能使一般的HPLC操作具有可靠性，我们强烈建议用于反相色谱的所有溶剂都必须经过脱气。

脱气对于正相HPLC来说不会产生很多问题，所以使用正相色谱时脱气是可选的。需要除去的溶解在流动相里的气体量根据HPLC泵的设计不同而不同，一些泵能够承受大量溶解在流动相里的气体，而另外一些泵则需要彻底脱气才能达到可靠的操作效果。

乙醇中氧气的溶解度
(---)空气饱和的水和乙醇混合后氧气的浓度(释放多余氧气之前)；
(一)混合溶液中氧气的饱和浓度

气体在流动相里形成对于反相色谱法(RPC)来说会造成特别的问题，如图上图所示的数据那样。举例来说，假设纯水和纯乙醇分别被氧气饱和，这种情况会在溶剂暴露在空气中出现。

当溶剂被混合之后，混合溶液里含有的氧气和溶剂的量是和每种溶剂的相对浓度成正比的(由上图中的虚线表示)，然而，氧气在混合溶剂里的溶解度偏低(上图中的实线)，因此现在混合溶液被氧气过度饱和。在这种情况下，氧气或者迅速以气泡形式溢出，或者当气体接触到成核位置的时候溢出，比如溶剂入口在线过滤器的粗糙表面。虽然上图展示的数据是关于氧气、水和乙醇的，但是同样的原理也适用于空气(主要由氮气和氧气组成)，缓冲液和其他的有机溶剂，比如乙晴或者甲醇。这此数据也表明了我们不需要除去所有溶解在溶液中的气体，只要溶解在混合液中的气体量小于上图中的饱和曲线(实线)即可。

常用的脱气方法
加热煮沸、抽真空、超声、吹氦等。对混合溶剂，若采用抽气或煮沸法，则需要考虑低沸点溶剂挥发造成的组成变化。
1、氦气脱气
氦气脱气是很有效的脱气方法。氦气缓缓的通过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。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。其缺点是氦气价格比较昂贵，会增加检验成本。一般说来有机溶剂中的气体易脱除，而水溶液中的气体较顽固。在溶液中吹氦是相当有效的脱气方法，这种连续脱气法在电化学检测时经常使用。但氦气昂贵，难于普及。

2、真空脱气
也是比较常用的脱气方法。现在多数企业都最常用这种办法，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。像Agileng1200液相色谱使用的是在线脱气机。在线脱气只适合脱完气之后的流动相，在使用过程中的微量脱气。

3、超声波脱气
将配制好的流动相连容器放入超声水槽中脱气10～20min。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，目前仍广泛采用。这种方法只能除去30%的溶解气体，有时还会引起气体溶解度的增加。对氧敏感的检测器不宜用此法。

超声脱气比较好，10～20分钟的超声处理对许多有机溶剂或有机溶剂/水混合液的脱气是足够了（一般500ml溶液需超声20～30min方可），关于超声时间问题众说纷纭，各实验室内5～30分钟不等，一般来说流动相组成为无机（缓冲盐溶液）时，5～15分钟即可，流动相为是水和有机容积混合时，超声时间要相对长一些，这个方法只能除去30%的溶解气体，时间的延长不和效果成正比，且其中气泡对色谱峰基线稳定性与信噪比有一定影响，一般来说影响不大，15min超声即可足够。此法不影响溶剂组成。超声时应注意避免溶剂瓶与超声槽底部或壁接触，以免玻璃瓶破裂，容器内液面不要高出水面太多。

4、加热回流脱气
该方法虽然效果很好，但是适用范围较窄。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。

综合来说，用真空抽滤后，再用超声脱气还是最常用的办法，用氦气的方法是效果最好的办法，而在线脱气本身也是真空脱气，但它可以放到仪器上使用，是一种保证性的办法。

（1）离线（系统外）脱气法不能维持溶剂的脱气状态，在你停止脱气后，气体立即开始回到溶剂中。在1~4小时内，溶剂又将被环境气体所饱和。

（2）在线（系统内）脱气法无此缺点。最常用的在线脱气法为鼓泡，即在色谱操作前和进行时，将惰性气体喷入溶剂中。严格来说，此方法不能将溶剂脱气，它只是用一种低溶解度的惰性气体（通常是氦）将空气替换出来。此外还有在线脱气机。

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