液相色谱室三大系统

高效液相色谱是分析界应用最广泛的仪器之一。对于高效液相色谱的应用和维护，有许多网友已经写了大量的文章，很值得学习。然而，qignqingcao这次在准备这篇文章的时候，阅读了《系统论》，突然灵感凸显，觉得我们可以用一些理论来解释来研究我们的高效液相色谱。用理论这个工具，让我们更好地认识仪器，从而上升到一个哲学的思考。 为了写这篇文章，我首先推荐一下青青草在2004年写的一篇文章。关于液相色谱一些故障的原因的查阅和排除。http://bbs.instrument.com.cn/topic/2205295_1?order=threadid 在写那篇文章的时候，我也是一种经验性的积累，今天看看，实际上，如果当时用系统观点去看，也许会更有理论性。 言归正传，我们继续用系统论去看高效液相色谱。 我们知道，基本的高效液相色谱分为五大系统：动力传输系统（流动相，泵）；进样系统；分离系统（色谱柱）；检测系统；数据采集系统。这五大系统，如果拿出一个系统来看，都可以独立形成一个系统，而我们把这五大系统整合在一起，那么就形成了一个大的高效液相色谱大系统。系统论知识告诉我们：凡是系统在一定意义上必定是整体。而系统的整体性并不是各个元素的简单加和。各组成部分和各层次的充分协调和链接，提高系统的整体运行效果。 我们可以看，泵泵出流动相会有好多因素影响。主要包括泵流速，流动相组成，流动相是否干净，流动相组成和样品的联系等等。这些因素都有可能会影响到后续的分析。举一个简单的例子：如果我用的是反相色谱柱，流动相用的是非极性溶剂（二氯甲烷，氯仿，正己烷等）那么就会影响到后续的分析。比方说，流动相在使用前经过滤膜的过滤，那么发生柱压增高的几率就减少。 我们再以进样系统为例：如果进样中有一个小气泡，那么，这个小气泡影响分析的几率会很大。而且这个小气泡在进样者看来是一个小小的问题，但是，通过系统的放大，可能就在检测器和数据采集中会有极大的显现。 这给我们一个很大的启示：系统的整合性并不是各元素的简单加和。如果某一个系统的小小疏忽，就有可能造成整个系统的极大问题。这就是“蝴蝶效应”。所以，我们在做高效液相色谱时候，一点点的马虎，可能引起很大的问题。 系统论知识还告诉我们：一个系统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换。外界环境的变化会引起系统特性的改变；相应地引起系统内各部分相关关系和功能的变化。 我记得当年检测食品中的糖，用的是示差折光检测器。一开始做的时候，总是发现基线很不稳。根本就不能很好地分析。检查了色谱柱，泵，流动相，都没有什么问题。后来，我们发现晚上测试比白天测试，基线要好很多。后来，我们立刻明白了对于示差折光检测器，对于环境是相当敏感的。而恰好头顶有一个空调，空调的运转，引起了气流的变化。而晚上，我们把空调关闭，气流影响就小，基线就变好。后来，我们通过实验，验证了我们的假设。我们就把仪器搬到一间相对封闭的屋子中，这台高效液相色谱的基线极其的好。 又有一个例子。我们单位购买了一台HPLC，放在一个狭长的单独屋子中，但是，在使用这台仪器一段时间后，仪器的电路板烧坏了。找了工程师来，更换电路板，还是在一段时间依然烧坏。尤其在夏天更容易烧坏电路板。这是什么原因呢？我和几位工程师分析了房屋的结构。终于明白了，这个狭长的屋子一面是封闭的。而仪器恰好是放在那个封闭的面。上海的夏天空气湿度很大，空调开的冷，外部的气流进入狭长的半封闭屋子，恰好把气流堵在那个封闭面上。后来，我们购买了一台空气干燥吸收器，每天开启，没到一天，就能够收集到一大桶水。而这台HPLC仪器在添加了一台空气干燥器后，从没有发生相似的故障。 对于使用高效液相色谱，我们还可以发现，一开始用仪器的时候，仪器不是很听话。原因我觉得也是可以用系统论解释。因为HPLC作为一个系统和环境之间的物质，能量，信息交换，需要有一个适应过程。操作者也需要对仪器有一个认识。而当我们用熟悉了仪器，随便怎么用，好像仪器都不会出问题。这就是系统和环境达到了一个正向反馈。 当然，系统论还告诉我们：任何物质的运动过程都包含着无序的热运动和有序的定向运动。一切物质系统都是有序和无序的对立统一。这是系统内耗的普遍性。而我们知道，hplc在用的过程中必定会有系统的内耗问题，也就是突然仪器出现故障。那么这个故障，并不是头痛医头，脚痛医脚。好多原因我们需要用系统的观点去看到。包括大到操作环境问题，小到密封圈问题。漏液问题，气泡问题。检测器污染问题，管路堵塞问题，静电问题等等。问题的产生，需要我们去研究，解决。实际上，对于初学HPLC的朋友们，遇到各种HPLC的问题，就是自己能力提升的一次机会。如果你能够用整体的观点去排查故障，那么，你就有可能掌握如何驾驭HPLC，使得仪器为你所用。 在这个炎热的夏季，qingqingcao的面前只是一台电脑，我已经离开HPLC测试了。写下这些文字，我自己也在回忆以往的点滴。也希望我们的90后的从事HPLC分析的同志们，能够有些启示。

高效液相色谱仪的结构和原理首先需要讲的是HPLC 主要测试的是有机物质，无机物质用AAS，UV等光谱仪器，或者用离子色谱测试。高效液相色谱仪经常被我们初学者视为高级货。它确实是挺高级的。我们一些高校的实验室，也经常把高效液相色谱当作宝贝里三层外三层小心地保护着。在校的同学们很难一睹其芳容。所以，一些高校的HPLC课程，就是讲授理论，同学们最多集体像看大熊猫一样地排队到实验室看下HPLC。而老师们说，这个仪器很贵的，它是高科技呢。但是只要我们到一些制药厂，食品企业，高效液相色谱广泛地使用，一个实验员要管理3-4台HPLC呢。为了让同学们了解HPLC，qingqingcao老师准通过自己的体系，给大家讲解一下HPLC的构成。HPLC的简单维护和清洗。同学们可以通过书本，一起来熟悉这台所谓的“高级货”。但是书本很详细地讲了各个部件的原理，也许会枯燥，先听我来讲讲。HPLC的几大系统HPLC是集成化很高的仪器。它包括了泵输送流动相，六通阀的进样，色谱柱的分离，检测器的检测和记录积分设备的记录和数据计算构成的。Qingqingcao老师首先先给大家一个总的概念，然后详细阐述。1 GC和HPLC的工作原理（形象地解释）我们回忆一下，气相色谱，我们用氮气或者氦气做载气。“载”这个字，我们怎么理解，载，就是作为介质，带着样品到色谱柱中去“旅游”。有些人个子小，那么在色谱柱这个迷宫里面，跑得快，有些人个子大，容易被色谱柱中的迷宫中的绳索绊住，所以跑得慢。所以，不同性质的物质在载气的带动下，到色谱柱中旅游，快慢不同，从而到达检测器时间不同。达到分离的目的。那么HPLC呢，同样道理。这里我们把载气换成流动相（Mobile phase）。有些书也称流动相为载液。我们的HPLC是通过管路连接这各个部件按，流动相在泵的驱动下，流经色谱的全系统到达废液，我们可以把它理解成传输带。样品经过了流通阀，进入色谱系统，在流动相的带领下，进入色谱柱进行分离。被分离的样品中各个成分，进入检测器，被检测。由记录仪记录检测信号，流经废液。或者被收集。这是HPLC的整个系统工作描述。2 HPLC的各系统那么我概括HPLC是有五大系统构成：动力系统，进样系统，分离系统，检测系统，数据分析和记录系统构成。其中：动力系统：泵进样系统：六通阀和进样针，或者自动进样器分离系统：色谱柱检测系统：检测器，一般有紫外检测器，荧光检测器，示差折光检测器，MS检测器等等。记录系统：电脑工作站等连接这些设备的都是由一根根不锈钢管或者PEEK管构成。2.1 说泵：泵是HPLC的动力系统。气相色谱的动力，实际上是钢瓶中气体的压力。而液体，它只有通过泵的转动而使之流动。我们做一个类比：血液类比成流动相，心脏类比成泵。血管类比成各不锈钢管。那么，血液在心脏作为动力系统，流经着身体的各个系统。如果心脏跳得快点，那么血流量加大，那么血压升高。同样，泵流速提高，流动相流量增大，那么色谱系统压力增高；如果血管被压迫半堵了，那么同样的心跳速度，压力也会增高。同样道理，如果色谱系统被污染，那么污染物堵在色谱柱头，或者各连接口等，那么泵同样的流速，就有可能压力变大。高效液相色谱主要出问题的就是压力莫名地增大，一般认为是色谱系统被污染而堵，解决的方法就是查看各个部件，或者用过滤过的异丙醇清洗流路等。泵的原理，我们看下下面这张示意图。http://www.51sepuyi.com/uploads/140727/1-140HG61A3432.jpg由四个柱塞杆分别作抽，推运动，吸取贮液瓶中的流动相。想想，医生打针，是否也是抽，推注射器的柱塞杆呢？为什么用了四个柱塞杆呢？目的是为了保持流量的稳定。也就是说，一边抽，一边在推，这样可以减小脉冲。同时，现代的泵的出口流液出，还有一个脉冲调节器，避免由于脉冲引起流速不稳定。我们看下，还有一个purge阀。考下大家purge是什么意思呢？对了是清洗的意思。这个派什么用处的呢？我们思考下，色谱系统不能用很大的流速的，如果用很大流速，那么仪器是否就会有损害？通俗地说，压力高了，设备爆了。一般我们更换流动相和排除流动相中的气泡，需要高流速，快速地更换流动相和排除气泡。那么，我们首先是开purge阀，这样流路走的是一条进废液的路，不会进入色谱柱系统，用5-9mL/min的流速快速更换流动相和排除气泡。更换好并且气泡没有了，那么要停泵，关闭阀门，以正常流速开启泵（例如1.0ml/min）。则流动相能够进入各个色谱系统中。关于流动相，qingqingcao老师还是需要强调两点，色谱系统不能被污染，尤其是试剂中的固体颗粒是损害HPLC色谱分析的元凶。同时，流动相中的气泡，会是的压力不稳，所以，也要想方设法地排除掉。所以，对于流动相，我们必须对它进行处理。主要有两点。流动相按照要求配制好。需要进行过滤和脱气。http://www.51sepuyi.com/uploads/140727/1-140HG61G3W7.jpg过滤：对于流动相，我们使用微孔滤膜过滤。微孔滤膜有三种规格。有水系的，有机系的，有水系-有机系两用的。我们过滤水相一般使用水系滤膜。其孔径有0.45微米，0.22微米 。一般选用0.45微米孔径 。因为 0.22微米 过滤 细菌 的。有机相，比