科研干货 | 液相流动相跑空了，柱子会干吗？

大家好，今天我们来聊聊液相色谱分析中那些让人头疼的小插曲——比如，当你正全神贯注地盯着色谱图，期待着完美的峰形出现时，突然发现流动相竟然跑空了！这种情况不仅让人措手不及，还可能对你的色谱柱和实验结果造成不小的影响。

那么，流动相跑空到底会对我们的实验带来哪些麻烦？色谱柱会不会因此而“干渴”受损？别急，这篇文章会带你一探究竟，不仅会聊聊流动相跑空可能带来的问题，还会分享一些实用的小技巧，帮你避免这种尴尬局面，或者至少知道如何应对这种突发状况。

流动相的定义

流动相，英文名为mobile phase，是指在色谱过程中携带待测组分向前移动的物质。它与固定相处于平衡状态，带动样品向前移动的另一相。流动相可以是气体、液体、超临界流体等。

流动相的组成与分类

流动相的组成和分类是多样的，可以根据不同的标准进行划分：

1. 按组成分类：

• 单组分流动相：由单一溶剂组成，例如纯甲醇或纯水。
• 多组分流动相：由两种或以上的溶剂混合而成，比如乙腈-水溶液、乙腈-醋酸水溶液等。

1. 按极性分类：

• 极性流动相：具有较强的极性，适用于极性样品的分离。
• 弱极性流动相：极性较弱，适用于中等极性样品的分离。
• 非极性流动相：极性很弱，适用于非极性样品的分离。

1. 按作用分类：

• 底剂：作为基础流动相，与样品直接接触。
• 洗脱剂：用于改变样品在色谱柱中的保留行为，促进样品的分离。

流动相跑空的影响

对色谱柱的影响

1. 气泡进入色谱柱：流动相跑空时，泵会吸入空气，这些气泡可能会进入色谱柱。气泡的存在会干扰流动相的流动，导致流速不稳定，进而影响色谱分析的准确性和重复性。
2. 溶剂突然减少或中断：流动相跑空意味着色谱柱内的溶剂突然减少或中断，这会导致样品在柱内的传质过程受到影响。样品可能会在柱内滞留时间过长，造成峰形展宽和分辨率降低。此外，样品与固定相的相互作用也会减弱，导致保留时间缩短和灵敏度下降。
3. 柱子内部可能干涸：在极端情况下，如果流动相长时间跑空，色谱柱内部可能会干涸。这会导致柱效显著降低，甚至可能损坏色谱柱。

对实验结果的影响

1. 峰形展宽和分辨率降低：由于流动相的不稳定和气泡的存在，样品在柱内的传质过程会受到影响，导致峰形展宽和分辨率降低。
2. 保留时间和灵敏度变化：样品与固定相的相互作用减弱，可能导致保留时间缩短和灵敏度下降。
3. 系统压力异常：流动相跑空后，系统内的压力可能会发生异常变化。这可能会导致单向阀、泵、柱子和检测器等部件堵塞或损坏。
4. 泵和密封垫的损坏：流动相还充当了活塞和密封垫之间的润滑剂，没有了流动相的润滑作用，密封垫很容易磨损。长时间在缺少流动相的情况下运行泵，还可能导致泵内部的密封圈损坏，进而影响泵的性能和寿命。

色谱柱干涸的后果

色谱柱性能的变化

1. 柱效下降：色谱柱干涸后，填料可能会发生聚集或塌陷，导致柱效降低。这种变化通常表现为理论塔板数减少，从而影响分离效率。
2. 峰形变化：干涸可能导致色谱峰形变宽、拖尾或前延，尤其是当这些变化影响到峰的识别和定量准确性时，表明色谱柱的填料可能已经受损或污染。
3. 保留时间变化：如果样品的保留时间有显著变化，且排除了其他系统因素（如流动相组成、柱温等），这可能意味着色谱柱固定相的改变，需要考虑更换。
4. 基线噪音增加：基线不稳定或噪音显著增大，如果不是氘灯能量不足，则可能是色谱柱污染的一个标志。

色谱柱的损伤与维护

1. 柱头污染：干涸可能导致大分子进入柱内，使柱头被污染。如果柱效降低或色谱峰变形，则可能柱头出现塌陷，死体积增大。
2. 柱子裂损：人为失误或设备出错可能导致色谱柱裂损。这种情况下，色谱柱可能需要重新安装或使用柱连接装置接起来。
3. 维护措施：对于干涸的色谱柱，可以尝试用一种完全脱气、表面张力低的溶剂（例如：用被氦气脱气的甲醇）冲洗色谱柱以除去气体，较低的表面张力有助于侵润填料表面；以脱气的溶剂应该能够溶解并去除滞留在填料中的气体。色谱柱大约需要以1ml/min的流速冲一个小时或更多的时间被彻底侵润，恢复到正常状态。
4. 预处理和性能测试：再生后的液相色谱柱必须再次进行预处理和性能测试，其性能测试必须达到使用要求，方可再使用，否则报废。
5. 长期保存：保存色谱柱时应将柱内充满乙腈或甲醇，柱接头要拧紧，防止溶剂挥发干燥。绝对禁止将缓冲溶液留在柱内静置过夜或更长时间。
6. 定期保养：每根柱子每两个月保养一次，特别是对于一些使用频率少的柱子，因为放置时间长，容易干柱，每次做好保养记录。

应急处理

发现流动相跑空后的应急措施

1. 立即停泵并断开管路：

• 一旦发现流动相跑空，首先应立即停止泵的运行，以防止进一步的损坏。
• 断开流动相到脱气机等设备的管路，防止空气继续进入系统。

1. 排气和清洗：

• 使用注射器或其他工具，将泵及管路中的空气排出。可以打开冲洗阀，以较大的流速（如3-5ml/min）进行排气，确保系统内的气泡被完全清除。
• 换上足量的新流动相，通过泵进行循环清洗，以去除可能残留的杂质和气泡。

1. 检查并更换密封圈：

• 长时间的干磨可能导致泵内部的密封圈磨损。因此，需要检查密封圈的状况，如果发现磨损严重，应及时更换。
• 进行压力和泄露测试，以确认密封圈的性能。

色谱柱的恢复与再生

1. 冲洗色谱柱：

• 对于正相色谱柱，使用正己烷/异丙醇=90/10以较低的流速（如0.5ml/min）冲洗色谱柱，再更换为目标流动相稳定系统至基线平稳且确认柱子内无气泡为止。
• 对于反相色谱柱，使用纯甲醇或纯乙腈以较低的流速（如0.5ml/min）进行冲洗，直至基线稳定且确认柱子内无气泡为止。

1. 逐步增加流速：

• 在确认色谱柱无问题后，可以逐步增加流速至正常分析所需的流速，以确保色谱柱的稳定性和分离效果。

1. 设置保护参数：

• 在仪器软件中设置泵运行的最低压力值。当流动相不足导致压力下降时，泵将自动停止工作，以保护仪器不受损坏。
• 监控流动相体积，设置溶剂瓶里流动相的实际体积以及最小允许运行的体积。软件可以根据流速和时间自动计算溶剂瓶内的剩余流动相量，并在到达最小允许运行的体积时自动停止运行。

1. 重新进样实验：

• 在完成上述步骤并确认仪器恢复正常后，可以进行重新进样实验。通过比较实验数据的前后变化，评估流动相跑空对实验结果的影响程度。