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【知识分享】高压来袭,你准备好了吗?液相色谱系统压力升高和压力不稳的原因及排除

液相色谱压力影响因素

液相系统压力产生的原因在于流动相流经管路及色谱柱时会有阻力,即所谓的反压或系统压力。漏液会引起系统压力的降低,而堵塞会引起系统压力的飙升。


系统压力的单位有:巴(Bar)、兆帕(Mpa)和磅/平方英吋(psi),它们之间的换算关系为1Bar=0.1 Mpa=14.5 psi。


影响系统压力的因素主要有流动相的溶剂组成、温度及流速这三方面:

1)流动相的粘度是产生反压的主要原因,下图为有机溶剂-水的粘度随组成与压力的关系图:

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由上图可以看到,乙腈-水比例为(20:80)、甲醇-水比例为(40:60至50:50)时,系统的压力最大。因此,在做实验时应尽量避开这个比例范围。另外,异丙醇粘度大,一般不作流动相使用。

2)流速对反压的影响是线性关系,流速增加,反压亦增大。

3)温度对反压的影响是反比关系,温度升高,反压降低,对某些流动相的影响更大一些。

4)液相色谱仪各模块之间的连接管路也会产生压力,系统压力与管路的长度成正比,与管路直径的四次方成反比(1/4D)。上述考虑的是柱外因素对系统压力的影响,色谱柱对系统压力的影响也很大,反压与色谱柱长度成正比,与填料颗粒度的平方成反比(1.8 μm填料比3.5 μm填料反压高)。

系统压力升高的原因及排除

使用者通过观察仪器的系统监测掌握系统的压力,如果发现压力偏高,不要立即认为“柱压高了”,因为系统压力通常由柱前压力、色谱柱压力和流通池压力加合而成。此时正确的做法是:在操作条件下,测定系统压力,得到p总;卸下色谱柱,在相同条件下,测定柱前压力,得到p前;用两通将泵流出管路与流通池连接,在操作条件下,测定压力,得到p(前+后)。通过计算找出压力高是来自柱前、色谱柱还是柱后。

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以上情形假设没有安装保护柱,如果安装了保护柱,压力升高时应先测试保护柱的压力,以便确认问题是否来自保护柱。

系统压力不稳定

通常情况下,泵压的变动值超过了0.5 Mpa,系统压力就属于不稳定的范畴。导致系统压力不稳定的直接原因为流动相流量和组成输出的不稳定,而导致流动相输出不稳定的原因通常包括溶剂互容性较差、系统漏液、系统存在气泡以及输液系统部件工作失效等等。下面将介绍排除“系统压力不稳”的方法。

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流动相输出不稳定还会导致基线不稳定以及保留时间变化等现象,所以基线不稳定或保留时间不重现时,先看一下柱压是否稳定,如果不稳定,三个问题可以合并处理。