液相色谱仪作为高效分离分析的核心设备,在医药、环境、食品等领域应用广泛。气泡问题是其使用过程中的故障之一,轻则导致基线漂移、噪声增大,重则引发保留时间不稳定、峰形畸变甚至泵体损坏,直接影响分析结果的准确性和可靠性。本文系统梳理气泡产生的关键成因,并提出针对性的处理与预防方案,为实验人员高效解决该问题提供技术参考。
一、气泡产生的核心原因
液相色谱仪的流路系统由溶剂瓶、输液泵、进样阀、色谱柱、检测器等部件组成,气泡的产生与流动相特性、仪器状态及操作规范度密切相关,具体可分为以下四类。
(一)流动相自身特性与制备缺陷
流动相是气泡产生的主要源头。其一,溶剂的溶解氧特性是基础因素,水相溶剂(如超纯水)在常温常压下可溶解约8mg/L的氧气,有机相溶剂(如甲醇、乙腈)也会溶解一定量空气,当流动相温度升高或压力降低时,溶解的气体便会析出形成气泡。其二,混合流动相的配比过程易引入气泡,尤其是水相与有机相混合时,因密度差异产生湍流,空气被包裹其中;若混合后未充分脱气直接使用,气泡会随流动相进入流路。其三,溶剂瓶密封不严或液面过低时,空气会通过瓶盖缝隙或吸液管末端进入流动相,形成持续的气泡来源。
(二)仪器流路系统的设计与磨损
输液泵的密封组件磨损是气泡进入的关键节点。泵头内的密封圈、单向阀若出现老化或划伤,会导致泵腔负压时吸入空气,形成“泵吸气泡";尤其在使用含酸、碱的流动相时,密封件腐蚀加速,气泡问题更易频发。进样阀的阀芯与阀座间隙过大或污染,会使进样过程中空气渗入流路,同时进样针穿刺进样垫后若未及时排气,也会将空气带入系统。此外,流路中的接头、管路死体积过大,或管路存在破损、裂缝,都会导致流动相流速波动,促使溶解气体析出并聚集。
(三)操作过程的不规范操作
开机启动时的排气流程缺失是气泡产生的常见诱因。若直接开启输液泵而未对泵头、管路进行排气,泵腔内的空气无法排出,会形成“气锁"现象,导致泵无法正常输送流动相,同时空气持续进入流路。更换流动相或溶剂瓶时,未先冲洗吸液管并排气,会使吸液管内的空气被吸入泵体;色谱柱更换后,若未通过低流速缓慢冲洗排除柱内空气,气泡会滞留在色谱柱填料间隙,影响分离效果。此外,流动相更换后未平衡系统直接进样,温度与压力的突变会引发气泡析出。
(四)环境因素的间接影响
实验室温度波动过大易导致气泡产生,当环境温度升高时,流动相的气体溶解度降低,原本溶解的空气会析出;而温度骤降时,流路内压力变化也会促使气泡形成。此外,实验室气压的剧烈变化(如通风橱强排风导致局部负压)会使溶剂瓶内压力失衡,空气被吸入流动相,尤其在高海拔地区,气压较低,气泡问题更为突出。
二、气泡问题的分级处理方案
针对气泡产生的不同原因和严重程度,需采取“源头控制—系统排气—故障排查"的递进式处理策略,确保高效解决问题。
(一)流动相制备阶段的源头控制
优化流动相制备流程是预防气泡的关键。单一溶剂需采用超声脱气(20-30分钟)或真空脱气方式去除溶解气体,混合流动相应采用“先混合后脱气"的方式,避免混合过程引入气泡;对于易产生气泡的混合体系(如乙腈-水),可适当延长超声时间或采用在线脱气装置。溶剂瓶需选用带密封垫的专用瓶,瓶盖拧紧后确保无漏气,同时保持液面高度不低于1/3瓶容积,避免吸液管吸入空气。此外,流动相应现配现用,避免长时间放置导致气体重新溶解。
(二)系统启动与运行中的排气操作
开机时需严格执行排气流程:先将吸液管置于纯甲醇或乙腈中,打开泵的排气阀,以3-5mL/min的流速冲洗3-5分钟,观察排气口无气泡连续排出后关闭排气阀;随后将吸液管切换至目标流动相,重复排气操作,确保泵腔内无空气残留。若出现泵头气锁,可拆卸泵头出口管路,手动推动柱塞杆排出空气后重新安装。进样前需对进样阀进行排气,通过反复推拉进样针将阀内空气排出;更换色谱柱后,以0.2-0.5mL/min的低流速冲洗30分钟,逐步排出柱内气泡。
(三)故障部件的排查与维修
若排气后气泡问题仍未解决,需排查仪器部件故障。对于输液泵,拆解泵头检查密封圈和单向阀,若发现磨损或腐蚀,及时更换同型号配件;更换后需重新校准泵的流速精度。对于进样阀,用专用清洗剂冲洗阀芯,若间隙过大需进行研磨修复或更换阀芯。检查流路接头是否松动,管路是否有破损,更换老化管路时确保切口平整,接头连接紧密。此外,检查检测器流通池,若气泡滞留其中,可通过提高流速或反向冲洗的方式排出,必要时拆卸流通池进行清洗。
(四)运行过程中的实时处理技巧
运行中出现基线漂移或噪声增大时,可暂停进样,将流动相流速提高至正常流速的1.5倍,冲洗10-15分钟,促使流路内微小气泡聚合排出。若色谱峰出现拖尾或分裂,可能是色谱柱内残留气泡,可采用“梯度升压"方式:逐步提高柱压至额定压力的80%,保持5分钟后缓慢降压,重复2-3次,利用压力变化排出柱内气泡。实验过程中保持实验室温度稳定(控制在20-25℃),避免通风橱强排风直接对着溶剂瓶,减少环境因素对气泡产生的影响。
三、结语
液相色谱仪的气泡问题本质是“气体溶解-析出-滞留"的动态过程,其解决需兼顾预防与处理。通过规范流动相制备、严格执行排气流程、定期维护仪器部件,可从源头减少气泡产生;而针对不同场景采用分级处理方案,能快速解决运行中的气泡故障。实验人员需熟练掌握气泡产生的成因与处理技巧,建立“预防为主、快速响应"的操作规范,确保仪器稳定运行,提升分析结果的可靠性。