液相色譜儀作為高效分離分析的核心設備,在醫藥、環境、食品等領域應用廣泛。氣泡問題是其使用過程中的故障之一,輕則導致基線漂移、噪聲增大,重則引發保留時間不穩定、峰形畸變甚至泵體損壞,直接影響分析結果的準確性和可靠性。本文系統梳理氣泡產生的關鍵成因,并提出針對性的處理與預防方案,為實驗人員高效解決該問題提供技術參考。
一、氣泡產生的核心原因
液相色譜儀的流路系統由溶劑瓶、輸液泵、進樣閥、色譜柱、檢測器等部件組成,氣泡的產生與流動相特性、儀器狀態及操作規范度密切相關,具體可分為以下四類。
(一)流動相自身特性與制備缺陷
流動相是氣泡產生的主要源頭。其一,溶劑的溶解氧特性是基礎因素,水相溶劑(如超純水)在常溫常壓下可溶解約8mg/L的氧氣,有機相溶劑(如甲醇、乙腈)也會溶解一定量空氣,當流動相溫度升高或壓力降低時,溶解的氣體便會析出形成氣泡。其二,混合流動相的配比過程易引入氣泡,尤其是水相與有機相混合時,因密度差異產生湍流,空氣被包裹其中;若混合后未充分脫氣直接使用,氣泡會隨流動相進入流路。其三,溶劑瓶密封不嚴或液面過低時,空氣會通過瓶蓋縫隙或吸液管末端進入流動相,形成持續的氣泡來源。
(二)儀器流路系統的設計與磨損
輸液泵的密封組件磨損是氣泡進入的關鍵節點。泵頭內的密封圈、單向閥若出現老化或劃傷,會導致泵腔負壓時吸入空氣,形成“泵吸氣泡";尤其在使用含酸、堿的流動相時,密封件腐蝕加速,氣泡問題更易頻發。進樣閥的閥芯與閥座間隙過大或污染,會使進樣過程中空氣滲入流路,同時進樣針穿刺進樣墊后若未及時排氣,也會將空氣帶入系統。此外,流路中的接頭、管路死體積過大,或管路存在破損、裂縫,都會導致流動相流速波動,促使溶解氣體析出并聚集。
(三)操作過程的不規范操作
開機啟動時的排氣流程缺失是氣泡產生的常見誘因。若直接開啟輸液泵而未對泵頭、管路進行排氣,泵腔內的空氣無法排出,會形成“氣鎖"現象,導致泵無法正常輸送流動相,同時空氣持續進入流路。更換流動相或溶劑瓶時,未先沖洗吸液管并排氣,會使吸液管內的空氣被吸入泵體;色譜柱更換后,若未通過低流速緩慢沖洗排除柱內空氣,氣泡會滯留在色譜柱填料間隙,影響分離效果。此外,流動相更換后未平衡系統直接進樣,溫度與壓力的突變會引發氣泡析出。
(四)環境因素的間接影響
實驗室溫度波動過大易導致氣泡產生,當環境溫度升高時,流動相的氣體溶解度降低,原本溶解的空氣會析出;而溫度驟降時,流路內壓力變化也會促使氣泡形成。此外,實驗室氣壓的劇烈變化(如通風櫥強排風導致局部負壓)會使溶劑瓶內壓力失衡,空氣被吸入流動相,尤其在高海拔地區,氣壓較低,氣泡問題更為突出。
二、氣泡問題的分級處理方案
針對氣泡產生的不同原因和嚴重程度,需采取“源頭控制—系統排氣—故障排查"的遞進式處理策略,確保高效解決問題。
(一)流動相制備階段的源頭控制
優化流動相制備流程是預防氣泡的關鍵。單一溶劑需采用超聲脫氣(20-30分鐘)或真空脫氣方式去除溶解氣體,混合流動相應采用“先混合后脫氣"的方式,避免混合過程引入氣泡;對于易產生氣泡的混合體系(如乙腈-水),可適當延長超聲時間或采用在線脫氣裝置。溶劑瓶需選用帶密封墊的專用瓶,瓶蓋擰緊后確保無漏氣,同時保持液面高度不低于1/3瓶容積,避免吸液管吸入空氣。此外,流動相應現配現用,避免長時間放置導致氣體重新溶解。
(二)系統啟動與運行中的排氣操作
開機時需嚴格執行排氣流程:先將吸液管置于純甲醇或乙腈中,打開泵的排氣閥,以3-5mL/min的流速沖洗3-5分鐘,觀察排氣口無氣泡連續排出后關閉排氣閥;隨后將吸液管切換至目標流動相,重復排氣操作,確保泵腔內無空氣殘留。若出現泵頭氣鎖,可拆卸泵頭出口管路,手動推動柱塞桿排出空氣后重新安裝。進樣前需對進樣閥進行排氣,通過反復推拉進樣針將閥內空氣排出;更換色譜柱后,以0.2-0.5mL/min的低流速沖洗30分鐘,逐步排出柱內氣泡。
(三)故障部件的排查與維修
若排氣后氣泡問題仍未解決,需排查儀器部件故障。對于輸液泵,拆解泵頭檢查密封圈和單向閥,若發現磨損或腐蝕,及時更換同型號配件;更換后需重新校準泵的流速精度。對于進樣閥,用專用清洗劑沖洗閥芯,若間隙過大需進行研磨修復或更換閥芯。檢查流路接頭是否松動,管路是否有破損,更換老化管路時確保切口平整,接頭連接緊密。此外,檢查檢測器流通池,若氣泡滯留其中,可通過提高流速或反向沖洗的方式排出,必要時拆卸流通池進行清洗。
(四)運行過程中的實時處理技巧
運行中出現基線漂移或噪聲增大時,可暫停進樣,將流動相流速提高至正常流速的1.5倍,沖洗10-15分鐘,促使流路內微小氣泡聚合排出。若色譜峰出現拖尾或分裂,可能是色譜柱內殘留氣泡,可采用“梯度升壓"方式:逐步提高柱壓至額定壓力的80%,保持5分鐘后緩慢降壓,重復2-3次,利用壓力變化排出柱內氣泡。實驗過程中保持實驗室溫度穩定(控制在20-25℃),避免通風櫥強排風直接對著溶劑瓶,減少環境因素對氣泡產生的影響。
三、結語
液相色譜儀的氣泡問題本質是“氣體溶解-析出-滯留"的動態過程,其解決需兼顧預防與處理。通過規范流動相制備、嚴格執行排氣流程、定期維護儀器部件,可從源頭減少氣泡產生;而針對不同場景采用分級處理方案,能快速解決運行中的氣泡故障。實驗人員需熟練掌握氣泡產生的成因與處理技巧,建立“預防為主、快速響應"的操作規范,確保儀器穩定運行,提升分析結果的可靠性。