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流动相脱气要脱干净全部气体吗?

时间:2023-07-07 来源: 浏览:

流动相脱气要脱干净全部气体吗?

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流动相脱气是高效液相色谱系统得到可靠数据的有效措施, 流动相脱气不充分是常见的事故之一,今天我们就一起探讨一下流动相脱气问题。

一、流动相脱气的必要性

在一定温度和压力条件下,气体在溶剂中有固定的溶解度。当空气与流动相接触时会逐渐溶解到溶剂中。

当气泡通过输液泵时,由于系统压力大,气泡通常会溶解在流动相溶液中,随流动相通过柱子,但到达检测器流通池时系统压力又恢复到了大气压,导致气泡在检测器流通池中又显现,并在色谱图上会出现不规律的毛刺。

此外,由于气体的压力比液体大得多,当气泡存在时,高效液相色谱系统的流速和系统压力会 瞬间 降低,当气泡足够大进而导致压力低于预先设定的压力低限时,泵将停止工作。

因此,在流动相进入泵之前尽量保证其经过最大程度除掉溶解的气体。

二、流动相脱气方法

流动相常用的脱气方法有: 加热煮沸、抽真空、超声、吹氦等。对混合溶剂,若采用抽气或煮沸法,则需要考虑低沸点溶剂挥发造成的组成变化。

01
氦气脱气

氦气缓缓地通过流动相赶走溶入的空气,10min内可除去80%~90%的气体。由于氦气在流动相中的溶解度极低,所以用氦气脱气保护的流动相可以认为是一个无气体溶解体系。

一般说来有机溶剂中的气体易脱除,而水溶液中的气体较顽固。在溶液中吹氦是相当有效的脱气方法,这种连续脱气法在电化学检测时经常使用。但氦气昂贵,难以普及。

02
真空脱气

多数企业常用真空脱气法进行流动相脱气。贮液器被抽成部分真空,溶入的气体蒸发形成气泡溢出,其效果仅次于氦气脱气。

03
超声波脱气

超声波脱气是将配制好的流动相连容器放入超声水槽中脱气10~20min即可,方法简便易行,又能满足日常实验操作要求,被实验室广泛采用。

超声波脱气原理

但超声波脱气只能除去30%左右的溶解气体,有时还会 增加某些 气体的溶解度,对氧敏感的检测器不宜用此法。

关于超声时间问题众说纷纭,各实验室5~30min不等。一般来说,流动相组成为无机(缓冲盐溶液)时,超声脱气5~15min即可;若流动相为水和有机溶剂混合时,超声时间要适当延长一些,超声脱气时间可增加至15~30min。

超声脱气不影响溶剂组成,但应注意避免溶剂瓶与超声槽底部或壁接触,以免玻璃瓶破裂,容器内液面不要高出水面太多。

04
加热回流脱气

加热回流脱气虽然效果很好,但适用范围较窄。对于有机溶剂或混合流动相不适用,因为挥发性组分会损失,进而改变流动相组成。

05
在线脱气法

高效液相色谱仪可配在线脱气机。在线脱气使用简单,低故障,有效。以下两种情况需要简单说明:

A. 离线(系统外)脱气法不能维持溶剂的脱气状态,停止脱气后,气体立即回到溶剂中, 并在1~4小时内 被环境气体饱和。

B. 在线(系统内)脱气法最常用的是鼓泡,即在色谱操作前和进行时,将惰性气体喷入溶剂中。严格来说,此方法不能将溶剂脱气,它只是用一种低溶解度的惰性气体(通常是氦)将空气替换出来。

小结

用真空抽滤后,再用超声脱气还是最常用的办法,用氦气的方法是效果最好的办法,而在线脱气本身也是真空脱气,但它可以放到仪器上使用,是一种保证性的办法。

三、流动相脱气要脱干净全部气体吗?

当流动相/溶剂被混合后,混合溶液里含有的氧气和溶剂的量是和每种溶剂的相对浓度成正比的(由上图中的虚线表示),然而,氧气在混合溶剂里的溶解度偏低(下图实线),因此现在混合溶液被氧气过度饱和。

(---)空气饱和的水和乙醇混合后氧气的浓度(释放多余氧气之前); (一)混合溶液中氧气的饱和浓度

在这种情况下,氧气或者迅速以气泡形式溢出,或者当气体接触到成核位置的时候溢出,比如溶剂入口在线过滤器的粗糙表面。

虽然上图展示的数据是关于氧气、水和乙醇的,但同样的原理也适用于空气(主要由氮气和氧气组成)、缓冲液和其他的有机溶剂,比如乙腈或者甲醇。

此数据也表明了我们不需要除去所有溶解在溶液中的气体,只要溶解在混合液中的气体量小于上图中的饱和曲线(实线)即可。

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