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液相色谱分析仪气泡问题及高效脱气方法

更新时间:2026-01-15      点击次数:46
液相色谱(HPLC)分析中,流动相及管路内的气泡是影响检测准确性、仪器稳定性的常见问题。气泡的存在会导致基线漂移、峰形畸变、保留时间波动,严重时还会损坏泵体密封件、堵塞色谱柱,干扰定量分析结果。因此,及时有效的脱气处理是HPLC分析前及运行中的关键操作。本文结合仪器结构与实际应用,详细介绍气泡产生的原因及各类脱气方法的操作要点、适用场景。

一、气泡产生的主要原因

HPLC系统中的气泡主要来源于流动相本身、系统泄漏及操作不当。流动相在制备过程中会溶解空气中的氧气、氮气等气体,温度升高、压力降低时,气体溶解度下降,便会析出形成气泡;系统管路接头松动、泵密封磨损等泄漏问题,会使空气进入管路;此外,流动相混合时的搅动、样品进样过程中带入的空气,也会导致气泡产生。不同来源的气泡在系统中分布不同,需针对性选择脱气方法。

二、常用脱气方法及操作规范

(一)超声脱气法

超声脱气是实验室离线脱气方法,具有操作简便、成本低、适用范围广的特点。其原理是利用超声波的空化效应,使流动相中的气泡破裂并逸出液面,同时加速气体扩散,达到脱气目的。
操作步骤:将配制好的流动相装入密封容器中,液面距容器口1-2cm,避免脱气时液体飞溅;将容器放入超声波清洗仪,确保液面高于超声探头位置,开启超声仪,功率设置为80-120W,脱气时间根据流动相体积调整,一般10-20分钟。对于混合流动相,建议先分别脱气再混合,减少混合后气泡再次析出。
注意事项:超声脱气后需静置5-10分钟,待残留微小气泡上浮;避免长时间超声导致流动相组分挥发,尤其是易挥发性有机溶剂(如甲醇、乙腈);含盐流动相超声时需注意密封,防止水分蒸发导致浓度变化。该方法适合样品前处理及流动相批量脱气,脱气效果有限,无法去除溶解态微量气体。

(二)真空脱气法

真空脱气法通过降低体系压力,使流动相中溶解的气体达到过饱和状态并析出,再通过真空泵将气体抽出,脱气效率优于超声脱气,可分为离线真空脱气和在线真空脱气。
离线真空脱气操作:将流动相置于真空干燥器中,连接真空泵,控制真空度在0.08-0.1MPa,脱气15-30分钟,期间定期摇晃容器,促进气泡释放。该方法适合高粘度流动相及对超声敏感的样品体系,但操作耗时,且脱气后需快速转移至仪器储液瓶,避免再次吸潮进气。
在线真空脱气是主流的仪器集成脱气方式,通过仪器内置的真空脱气装置,实时对流动相进行脱气。脱气装置通常由脱气膜、真空泵组成,流动相流经多孔性脱气膜时,膜一侧为流动相,另一侧为真空环境,气体通过膜扩散被抽出。在线真空脱气可实现连续脱气,适配梯度洗脱,能有效避免分析过程中气泡产生,是高精度分析的方法。操作时需定期检查脱气膜完整性,防止膜破损导致流动相泄漏。

(三)氦气脱气法

氦气脱气法属于惰性气体吹扫脱气,原理是利用氦气在流动相中溶解度极低的特性,通入氦气置换出溶解的空气,可去除99%以上的溶解气体。
操作步骤:将氦气钢瓶通过减压阀连接至流动相储液瓶,调节氦气流量为1-3mL/min,使氦气以微小气泡形式通入流动相底部,吹扫10-15分钟后,保持轻微正压继续通气,维持脱气效果。该方法适合梯度洗脱、低波长检测及对基线稳定性要求的分析场景,如氨基酸分析、痕量杂质检测。
注意事项:氦气为惰性气体,成本较高,需合理控制流量;通气时避免气泡剧烈搅动流动相,防止组分混合不均;钢瓶使用需符合安全规范,定期检查管路密封性。

(四)加热脱气法

加热脱气法利用气体溶解度随温度升高而降低的规律,通过加热流动相促进气体析出。操作时将流动相加热至40-60℃,保温10-20分钟,同时搅拌或通入少量惰性气体,加速气泡逸出,冷却至室温后使用。
该方法适合对热稳定的流动相,脱气效率较高,但需注意避免流动相组分挥发、分解,或含盐流动相结晶析出。加热后需充分冷却,防止高温流动相对色谱柱、检测器造成损坏,一般仅用于特殊体系的辅助脱气。

三、系统内气泡的排除技巧

若脱气导致气泡进入仪器管路,需及时排除,避免影响分析。对于泵体气泡,可关闭检测器,开启泵以2-5mL/min的流速冲洗管路,同时打开泵排气阀,直至排气口流出无气泡的流动相;对于进样器气泡,可反复推拉进样针,排出残留空气,或用流动相冲洗进样通道;对于色谱柱及检测器管路气泡,可提高流速冲洗,必要时反向冲洗色谱柱(需确认色谱柱可反向使用)。

四、脱气方法的选择与优化

实际应用中需根据分析需求、流动相性质及仪器配置选择合适的脱气方法:常规定性分析可采用超声脱气;批量样品前处理适合离线真空脱气;高精度定量分析、梯度洗脱优先选用在线真空脱气或氦气脱气;热稳定流动相可搭配加热脱气辅助。此外,可通过组合脱气提高效果,如超声脱气后再进行在线真空脱气,兼顾成本与效率。
同时,需做好预防措施:流动相制备后及时脱气,储液瓶密封保存,减少与空气接触;定期检查仪器管路、接头、密封件,避免泄漏进气;分析前用脱气后的流动相充分冲洗系统,排除残留气泡。

五、结语

气泡问题是HPLC分析中不可忽视的干扰因素,脱气处理的有效性直接决定检测结果的可靠性。不同脱气方法各有优劣,需结合实际场景合理选择,同时注重操作规范与系统维护。通过科学的脱气流程与气泡排除技巧,可有效避免基线波动、峰形异常等问题,保障液相色谱分析仪稳定运行,提高分析数据的准确性与重复性。在实际工作中,还需根据流动相组成、仪器性能不断优化脱气参数,适配不同分析需求。


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