液相色譜儀（HPLC）是一種高精度分析儀器，廣泛應(yīng)用于藥物分析、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)、化工材料等領(lǐng)域。在液相色譜系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，流動(dòng)相氣泡問(wèn)題是較為常見(jiàn)的故障之一。氣泡進(jìn)入輸液泵、管路、進(jìn)樣器或檢測(cè)池后，會(huì)導(dǎo)致基線(xiàn)波動(dòng)、壓力異常、峰面積重復(fù)性差、保留時(shí)間漂移，甚至造成儀器無(wú)法正常分析。因此，了解氣泡產(chǎn)生的原因并掌握正確處理方法，對(duì)于保證液相色譜儀穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

一、液相色譜儀氣泡產(chǎn)生的主要影響

液相色譜系統(tǒng)通常由溶劑瓶、過(guò)濾頭、脫氣裝置、輸液泵、自動(dòng)進(jìn)樣器、色譜柱和檢測(cè)器組成。流動(dòng)相在整個(gè)系統(tǒng)中以高壓狀態(tài)運(yùn)行，任何微小氣泡進(jìn)入系統(tǒng)后都會(huì)產(chǎn)生明顯影響。

氣泡進(jìn)入泵頭后，會(huì)造成泵腔內(nèi)液體壓縮，使泵無(wú)法準(zhǔn)確輸送流動(dòng)相，導(dǎo)致流量不穩(wěn)定；進(jìn)入檢測(cè)池后，會(huì)改變光路或電信號(hào)，使檢測(cè)器出現(xiàn)基線(xiàn)噪聲增大、漂移甚至出現(xiàn)尖峰；如果氣泡停留在色譜柱入口，還可能造成柱效下降和峰形異常。

常見(jiàn)表現(xiàn)包括：

• 色譜系統(tǒng)壓力忽高忽低；

• 泵運(yùn)行聲音異常，有“空轉(zhuǎn)”或振動(dòng)聲；

• 基線(xiàn)出現(xiàn)周期性波動(dòng)；

• 色譜峰面積重復(fù)性下降；

• 保留時(shí)間發(fā)生變化；

• 檢測(cè)器信號(hào)突然跳動(dòng)。

二、液相色譜儀產(chǎn)生氣泡的主要原因

1. 流動(dòng)相未充分脫氣

流動(dòng)相中通常溶解有一定量空氣，尤其是水、有機(jī)溶劑和混合溶劑。當(dāng)液相色譜系統(tǒng)啟動(dòng)、壓力變化或溫度升高時(shí)，溶解氣體會(huì)析出形成氣泡。

常見(jiàn)情況包括：

• 新配置的流動(dòng)相未進(jìn)行脫氣；

• 脫氣機(jī)故障；

• 超聲脫氣時(shí)間不足；

• 流動(dòng)相長(zhǎng)期放置后重新使用；

• 有機(jī)溶劑比例變化導(dǎo)致氣體溶解度改變。

例如，甲醇、乙腈等有機(jī)溶劑容易吸收空氣，如果直接使用未脫氣溶劑，運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生微小氣泡。

2. 溶劑瓶液位過(guò)低

當(dāng)流動(dòng)相瓶中的液體接近使用完畢時(shí)，吸液過(guò)濾頭可能無(wú)法浸沒(méi)在液體中，導(dǎo)致空氣被吸入管路。

常見(jiàn)原因：

• 操作人員未及時(shí)補(bǔ)充流動(dòng)相；

• 長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)分析導(dǎo)致溶劑耗盡；

• 吸液管位置安裝不正確；

• 過(guò)濾頭距離瓶底過(guò)高。

空氣進(jìn)入泵入口后，會(huì)形成連續(xù)氣泡，導(dǎo)致輸液壓力不穩(wěn)定。

3. 管路連接處漏氣

液相色譜系統(tǒng)屬于高精密流體系統(tǒng)，任何低壓端密封問(wèn)題都可能造成空氣進(jìn)入。

可能的位置包括：

• 溶劑過(guò)濾頭接口；

• 進(jìn)液管連接處；

• 泵入口單向閥；

• 管路接頭松動(dòng)；

• 密封圈老化。

需要注意的是，低壓端漏氣通常不會(huì)出現(xiàn)明顯液體泄漏，因此容易被忽視。

4. 流動(dòng)相溫度變化導(dǎo)致氣體析出

溫度升高會(huì)降低氣體在液體中的溶解能力，使原本溶解的空氣釋放出來(lái)。

例如：

• 實(shí)驗(yàn)室溫度突然升高；

• 溶劑瓶受到陽(yáng)光照射；

• 使用高溫柱溫箱；

• 流動(dòng)相從低溫環(huán)境進(jìn)入儀器。

因此，流動(dòng)相溫度穩(wěn)定對(duì)于減少氣泡非常重要。

5. 泵密封件或單向閥異常

如果輸液泵內(nèi)部部件出現(xiàn)磨損，也可能導(dǎo)致氣泡進(jìn)入泵系統(tǒng)。

常見(jiàn)故障包括：

• 泵頭密封圈老化；

• 活塞桿磨損；

• 單向閥污染；

• 泵入口閥關(guān)閉不嚴(yán)。

此類(lèi)問(wèn)題通常伴隨壓力波動(dòng)、流量不穩(wěn)定等現(xiàn)象。

6. 更換流動(dòng)相或維護(hù)后未充分排氣

液相色譜儀在以下操作后容易產(chǎn)生氣泡：

• 更換流動(dòng)相；

• 清洗管路；

• 更換色譜柱；

• 更換泵密封圈；

• 長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)重新啟動(dòng)。

如果沒(méi)有進(jìn)行充分沖洗和排氣，殘留空氣會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)。

三、液相色譜儀氣泡的處理方法

1. 對(duì)流動(dòng)相進(jìn)行充分脫氣

解決氣泡問(wèn)題首先應(yīng)檢查流動(dòng)相。

常用方法：

真空在線(xiàn)脫氣

現(xiàn)代HPLC通常配備在線(xiàn)脫氣模塊，通過(guò)真空膜脫除流動(dòng)相中的溶解氣體。

優(yōu)點(diǎn)：

• 自動(dòng)化程度高；

• 脫氣穩(wěn)定；

• 適合連續(xù)分析。

超聲脫氣

將流動(dòng)相放入超聲儀中處理。

建議：

• 超聲時(shí)間一般為10～30分鐘；

• 使用后及時(shí)密封；

• 避免長(zhǎng)時(shí)間暴露空氣。

氦氣吹掃脫氣

通過(guò)高純氦氣置換溶液中的空氣，適用于高靈敏度分析。

2. 對(duì)輸液泵進(jìn)行排氣操作

當(dāng)氣泡進(jìn)入泵頭時(shí)，需要進(jìn)行排氣。

操作步驟：

1. 停止色譜分析；

2. 打開(kāi)泵排氣閥；

3. 使用注射器抽取流動(dòng)相；

4. 啟動(dòng)泵進(jìn)行沖洗；

5. 觀察排出的液體是否連續(xù)無(wú)氣泡；

6. 關(guān)閉排氣閥恢復(fù)正常運(yùn)行。

不同品牌儀器操作方式略有區(qū)別，例如Agilent、Waters、Shimadzu、Thermo Fisher等液相系統(tǒng)均具有相應(yīng)排氣流程。

3. 檢查并重新安裝吸液管路

檢查：

• 溶劑過(guò)濾頭是否浸入液面；

• 管路是否彎折；

• 接頭是否松動(dòng)；

• 密封墊是否損壞。

如果發(fā)現(xiàn)過(guò)濾頭污染，應(yīng)及時(shí)清洗或更換。

4. 清洗或更換單向閥

如果排氣后仍然出現(xiàn)氣泡，需要檢查泵入口和出口單向閥。

處理方法：

• 使用合適溶劑沖洗；

• 超聲清洗單向閥；

• 檢查閥芯動(dòng)作；

• 必要時(shí)更換新的單向閥。

單向閥異常會(huì)造成吸液不穩(wěn)定，是液相泵常見(jiàn)故障之一。

5. 避免流動(dòng)相快速溫度變化

建議：

• 流動(dòng)相提前放置至實(shí)驗(yàn)室溫度；

• 避免陽(yáng)光直射溶劑瓶；

• 保持實(shí)驗(yàn)室溫度穩(wěn)定；

• 使用恒溫柱箱減少溫度影響。

6. 定期維護(hù)液相色譜系統(tǒng)

為了降低氣泡發(fā)生概率，應(yīng)建立規(guī)范維護(hù)制度：

• 定期更換泵密封圈；

• 定期清洗過(guò)濾頭；

• 檢查管路連接狀態(tài)；

• 長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后充分沖洗；

• 定期校準(zhǔn)流量準(zhǔn)確性。

四、不同模塊出現(xiàn)氣泡的判斷方法

五、預(yù)防液相色譜儀氣泡的措施

為了保證HPLC長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

首先，流動(dòng)相必須經(jīng)過(guò)充分過(guò)濾和脫氣，尤其是在使用高比例有機(jī)相或梯度洗脫時(shí)。

其次，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)避免溶劑瓶液位過(guò)低，建議提前準(zhǔn)備足夠流動(dòng)相。

第三，儀器開(kāi)機(jī)后不要立即進(jìn)行高靈敏度分析，應(yīng)先使用流動(dòng)相沖洗系統(tǒng)，使壓力和基線(xiàn)穩(wěn)定。

此外，定期維護(hù)泵系統(tǒng)、檢查管路密封性，也是減少氣泡故障的重要措施。

六、總結(jié)

液相色譜儀產(chǎn)生氣泡是影響分析準(zhǔn)確性和儀器穩(wěn)定性的常見(jiàn)問(wèn)題，其主要原因包括流動(dòng)相脫氣不足、管路漏氣、溶劑液位過(guò)低、溫度變化以及泵部件異常等。處理氣泡故障時(shí)，應(yīng)按照“檢查流動(dòng)相—檢查入口管路—泵排氣—檢查泵組件—系統(tǒng)維護(hù)”的順序進(jìn)行排查。

通過(guò)規(guī)范操作、合理維護(hù)和定期檢查，可以有效降低氣泡發(fā)生概率，提高液相色譜儀的檢測(cè)精度、數(shù)據(jù)重復(fù)性和使用壽命，為實(shí)驗(yàn)室分析工作提供更加可靠的保障。