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有机相与高浓度的盐作流动相液相方法开发小经验

安谱实验
2019.8.19
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在用液相色谱进行样品分析时,有时会在流动相中加入缓冲盐,以改善峰形,提高分离度,优化保留时间,常用的盐浓度为10-20mM,但有时20mM的盐浓度还是达不到预期的效果,需要更高的浓度,我们把高于20mM的盐流动相定义为高浓度的盐流动相。使用高浓度盐作流动相时,有时会碰到一些棘手的问题,小编以前就遇到过。现在我把遇到的问题、处理过程和经验教训与大伙分享一下。

小编曾经用Thermo U3000高效液相色谱仪,用乙腈:0.1M KH2PO4(35:65,v/v)作流动相,发现随着分析时间的持续,出现各种异常现象。


(1)色谱峰异常

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正常色谱图

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异常色谱图


(2)目标峰保留时间不断延后

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(3)压力波动异常,±1000psi;

(4)开Purge阀脱气,废液管无流动相流出。

这些情况,小编实施了一些排查措施:

(1)方法方面,增加分析时间,避免复杂基质对后续测定的干扰。

(2)仪器方面,逐一排查仪器各个模块,包括色谱柱、检测器、自动进样器、泵。最后发现问题主要在泵模块。超声清洗单向阀后仪器可正常分析。然而,在单向阀清洗干净,分析时间延长的情况下,当连续分析时间过久时,如连续测试10h以上,以上问题又会发生。甚至会出现新的问题,如:多次发现比例阀不通。当疏通比例阀同时清洗单向阀后,仪器又可以使用。更严重的情况,疏通比例阀、清洗单相阀、清洗不锈钢连接管路、毛细管混合器和静态混合器后,压力依然剧烈波动,仪器无法使用。进一步排查后发现柱塞杆和密封圈已经被盐污染,密封圈甚至有轻微磨损。

为什么会这样,小编做了更深一步的思考:

(1)方法方面,流动相为乙腈:0.1M KH2PO4, 0.1M KH2PO4浓度非常高,虽然乙腈和0.1M KH2PO4(35:65,v/v)可以互溶,但当0.1M KH2PO4与纯有机相相遇时非常容易发生盐析。

(2)仪器方面,使用的液相泵结构图如下图:

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泵比例阀的结构示意图如下

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由于实验时将0.1M KH2PO4放置于A通道,乙腈放置于C通道,使用泵的在线混合功能,混合乙腈和0.1M KH2PO4,因为0.1M KH2PO4浓度非常高,在与乙腈混合时,很容易在比例阀处发生盐析。乙腈放在下部的C通道,0.1M KH2PO4放在上部的A通道,由于重力作用,盐溶液可能会往下滴,当高浓度的盐溶液落到有机相通道时,就会发生盐析,有机相通道的出口就会逐渐被堵塞,最终只有部分甚至没有有机相进入后续的液相系统,故会发生色谱峰异常,保留时间延后,有机相(乙腈)通道purge无液体流出等问题。由于系统在比例阀处就有盐析出,而流动相还在不断冲洗,盐会继续被冲到后续部件,如单向阀、柱塞杆、密封圈、不锈钢连接管路、混合器等,导致故障发生。流路污染常常会导致系统压力波动,流路堵塞常常会导致系统压力过高。柱塞杆和密封圈受到污染和破坏后,泵会发生漏液,表现为压力波动。

对此采取了有效的方案:

(1)方法方面,预先将高浓度的0.1M KH2PO4和乙腈手动混合好,不再使用仪器的在线混合功能。

(2)仪器方面,根据比例阀上各流动相通道的位置,合理摆放流动相。纯有机相摆放在上部的A、D通道,盐溶液摆放在下面的B或C通道。问题得以解决。

说了这么多,最后总结一下用有机相和高浓度的盐作流动相时,液相方法开发小经验:

(1)等度洗脱时,最好手动将有机相和盐相混合成一相,尽量不使用仪器的在线混合功能;

(2)梯度洗脱时,注意正确设置有机相与盐相的比例,尤其是使用磷酸盐时,避免盐浓度过高时发生盐析。

(3)对于多通道低压梯度混合泵,应注意各通道流动相的摆放,有机相最好放置在比例阀上部对应的通道,盐溶液应放置在比例阀下部对应的通道。

(4)用过高浓度盐的流动相通道切换成有机相时,为避免流路里残留的盐与有机相发生盐析,需先用大比例的水置换清洗。同理,用过有机相流动相的通道切换成高浓度盐时,也要先用大比例的水置换清洗。

(5)保存在高浓度盐里面的色谱柱,如保存在150mM 磷酸盐(pH7)里面的SAX色谱柱,使用时若流动相里面含有有机相,色谱柱需先用水相置换清洗再通流动相。

(6)使用高浓度盐后的高效液相色谱仪,需及时清洗,并增加泵的维护频率。



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