高效液相色谱系统压力是反映管路、色谱柱、流通池状态的核心参数,压力持续高于方法设定上限,会触发仪器压力保护停机,造成实验中断,严重时损伤泵密封件、色谱柱填料与管路接头。安捷伦、岛津等主流液相设备均设有压力阈值,掌握压力升高的各类诱因,按由简到繁的顺序排查,可快速定位故障,减少仪器损耗。本文系统梳理液相压力过高的主要原因,同时给出对应的排查与处理思路。
流动相中的固体颗粒污染是造成系统压力升高最常见的原因。配制流动相时,若未使用滤膜过滤,水中杂质、缓冲盐结晶颗粒会进入系统;缓冲盐溶液温度降低后容易析出盐晶体,微小颗粒随流动相进入色谱柱,堵塞柱头筛板,使流道变窄,系统阻力显著上升。另外,样品前处理不到位,样品基质中的蛋白、多糖、色素等大分子物质,进样后会吸附在色谱柱入口,累积后形成堵塞。这类堵塞一般最先表现为压力缓慢逐步升高,多次进样后压力超标。
色谱柱本身堵塞与柱性能衰减是第二大诱因。色谱柱柱头筛板被颗粒物堵塞,或者填料在高压、强酸碱条件下塌陷,都会增大柱阻力。长期使用的色谱柱,反复进样复杂基质样品,污染物在柱头不断富集,压力会持续走高。如果流动相体系转换不当,例如高比例有机相直接切换至高浓度缓冲盐水相,盐类在柱内析出结晶,会直接造成柱内堵塞,压力短时间急剧飙升。此外,色谱柱保存不当,填料干涸,也会造成柱阻力异常变大。
管路、进样器、检测器流通池局部堵塞同样会引发高压。液相系统管路包含沉子滤头、进样阀定量环、管路接头、检测器流通池等多处组件。流动相瓶内的沉子滤头长期使用后被杂质堵塞,会造成入口负压异常;进样转子密封磨损产生碎屑,或者样品残渣卡在进样阀内部,会造成流路狭窄。PEEK管路安装时产生毛刺、接头处有密封垫碎屑,碎屑随流动相移动,卡在管路拐角或者检测器流通池,也会造成局部阻力增大。这类故障特点是断开色谱柱后,系统空载压力依然偏高,可用于区分是柱堵塞还是系统流路堵塞。
操作条件与环境因素也会影响系统压力。流动相黏度越高,压力越大,低温环境下流动相黏度上升,相同流速下系统压力会明显增大;流速设置超出仪器和色谱柱耐受范围,也会直接带来高压。此外,流路接头拧得过紧,造成PEEK管形变挤压内孔,使管路内径变小,人为造成流路阻塞。
压力过高故障排查应遵循分段隔离原则。首先断开色谱柱,将泵出口管路直接接入废液,启动泵观察空载压力。若空载压力正常,说明堵塞点在色谱柱,可对色谱柱进行反向冲洗,严重时更换柱头筛板;若空载压力依旧偏高,则依次排查进样阀、检测器流通池、管路与沉子滤头。日常预防方面,流动相必须经滤膜过滤并脱气,样品做好前处理,缓冲盐体系使用后及时用水冲洗系统,避免盐结晶残留。定期维护进样阀、更换损耗件,合理控制流速与环境温度,能够有效降低系统堵塞概率,稳定液相运行压力,延长色谱柱与仪器使用寿命。

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