高效液相色谱仪的结构原理及维护保养

高效液相色谱是一种高效的分离和分析技术，它能够将各种样品中各个不

同的组分迅速分离，然后逐一加以定性和定量分析。

一、高效液相色谱分离原理

色谱法是利用物质在两相中吸附或分配系数的微小差异达到分离的目的。

色谱过程中不同组分在相对运动、不相混溶的两相间交换，其中相对静止的一

相为固定相，相对运动的相为流动相。

不同组分在两相间的吸附、分配、离子交换、亲和力或分子尺寸等性质存

在微小差别，经过连续多次在两相间的质量交换，这种性质微小差别是色谱分

离的根本，即必要条件；性质上微小差别的组分之所以能得以分离是因为它们

在两相之间进行了上千次甚至上百万次的质量交换，这是色谱分离的充分条件。

二、高效液相色谱仪结构(以HP1100高效液相色谱仪为例)

包括四元泵、进样器、柱温箱和检测器等几部分。

•HPLC的日常操作条件：

⑴温度：1()—30℃；

⑵相对湿度:<80%；

⑶最好是恒温、恒湿，远离高电干扰、高振动设备。

1.由于高效液相色谱柱填料颗粒较小，通过柱子的流动相受到的流动阻力较大，

因此需要用高压泵向柱子提供流量稳定、重现性好的流动相。在HP1100高效液

相色谱仪中使用的是四元泵。

⑴四元泵包括一个溶剂柜、一个真空脱气器和一个四通道的梯度泵。

a.溶剂柜内可放4个1L的溶剂瓶，用于存储足够量的、符合高效液相要求的流

动相。

b.真空脱气器对进入四元泵前的流动相进行脱气，否则流动相流经柱子到检测器

时，会因有气泡而造成基线不稳，检测器噪声增大等现象，使仪器不能正常工

作。

C.四通道的梯度泵包括一个高速配置阀和一个泵部件，溶剂混合是通过高速配置

阀在低压区产生的。

⑵四元泵是一个双通道、双活塞串联的设计，这种设计能满足泵输送溶剂的全

部功能。通过一个可产生高至4（）0bar压力的泵部件，对溶剂进行测量并将溶剂

传输至高压位置。

⑶泵部件包括泵头、一个阻尼器和一个冲洗阀。泵头带有一个含可替换滤芯的

入口主动阀和一个出口阀；阻尼器连接两个泵腔；冲洗阀装在泵的出口处，带

有PTFE滤芯。

*四元泵常见故障的维修

⑴泵的状态指示灯

a.当状态指示灯为OFF（且电源指示灯亮时），四元泵处于一个预运行状态，做

好开始分析的准备。

b.状态指示灯为绿色时，说明四元泵正在进行分析（运行模式）。

c.状态指示灯为黄色时，说明泵处于未就绪状态。当四元泵等待达到或完成一个

特殊条件（如：在改变一个选点的瞬间）或正在运行自检程序时，处于未就绪

状态。

d.当状态指示灯为红色时，说明泵处于故障状态。一个故障状态说明四元泵已经

检测到一个内部故障，该故障影响了四元泵的正确操作。通常，故障状态应引

起重视（如：泄漏、内部元件损坏）。故障状态总是会使分析中断。

e.状态指示灯为黄灯闪烁时，说明仪器处于驻留模式。在此情况下即需维修。

£状态指示灯为红灯闪烁时，说明泵在启动时有严重故障。需及时维修。

⑵故障信息

当出现电路、机械和液压（流路）故障时，在用户界面上就会出现故障信

息，在用户继续进行分析前应引起必要注意（如：修理、更换滤芯或更换必要

的消耗品）。出现此类故障时，四元泵前面板上的红色状态指示灯亮起，并在仪

器的日志上写下一条记录。

⑶泄漏

从两个温度传感器发出的信号（泄漏传感器和面板式温度补偿传感器）被

泄漏算法用来确认泄漏是否发生。当出现一个泄漏时，泄漏传感器将被溶剂冷

却。这将改变泄漏传感器的电阻，该信号被LPM板上的泄漏传感器电路获得。

*可能的原因（解决办法）

a.接头松动；（拧紧）

b.毛细管破裂：（更换）

c.冲洗阀、入口主动阀或出口球阀松动或泄漏；（确保泵体各构件位置正确。若

仍泄漏，更换适当的密封圈，如：冲洗阀、入口主动阀、出口球阀）

d.泵密封圈损坏。（更换泵密封圈）

e.泄漏传感器断路或短路

通过泄漏传感器的电流大小取决于温度。当出现泄漏时'溶剂使泄漏传感器冷

却，使传感器电流在设定限度内变化。如果电流值低于电流下限（断路）或高

于电流上限（短路），就会产生故障信息。

*常见故障现象

⑴输液不稳，并且压力波动较大

b.气泡从输液入口进入泵头

c.单向阀粘连或损坏

清洗或更换单向阀。

⑶实际流速低于设定值

a.单向阀不正常

清洗或更换单向阀。

b.过滤头有污物

清洗或更换过滤头。

⑷压力升不高

a.放空阀未关紧

旋紧放空阀。

b.管路漏液

1）上紧漏液处连接部件;

2）更换失效部件。

c.密封圈处漏液

清洗或更换密封圈。

⑸压力上升过高

a.管路阻塞

找出阻塞部分并处理。

b.色谱柱阻塞

更换色谱柱。

⑹泵流速变小

a.泵内聚集气泡

打开放空阀，让泵在高流速下运行，排除气泡。

b.溶剂过滤器阻塞

清洗或更换。

C.柱塞密封泄漏

更换柱塞密封。

⑺开泵后有柱压，但没有流动相从检测器中流出

a.系统严重泄漏

检查并修理进样阀或泵与检测器之间的管路和紧固件。

b.流路堵塞

清除进样器口、进样阀或柱与检测器之间的连接毛细管或检测池内的污物。

梯度洗脱是采用两种（或多种）不同极性的溶剂，在分离过程中按一定程序连

续改变流动相的浓度配比和极性的一种洗脱模式。梯度洗脱通过流动相极性的

变化来调整被分离样品的选择因子和保留时间，以使柱系统具有最好的选择性

和最大的峰容量。梯度洗脱技术能够提高分离度，缩短分析时间，降低最小检

测量并提高分析精度。

*泵的保养

1）使用流动相尽量要清洁；

2）进液处的过滤头要经常清洗；

3）流动相交换时要防止沉淀；

4）避免泵内堵塞或有气泡。

2.进样系统是将待分析样品引入色谱柱的装置，实现这一功能又有手动和自动两

种方式。即手动进样器和自动进样器。

・手动进样器

•六通阀进样器是高效液相色谱系统中最理想的进样器，HP110。系列手动

进样器使用美国Rheodyne公司的7725i六通进样阀。

*工作原理

样品经阀前部进样口打入外接于阀的20uL进样环。阀内有固定片和进样

密封。当阀在进样和充样位置之间来回切换时，固定片上的先合后开通路确保

流量不被中断。

a.手柄位于进样(Load)位置时，泵直接和柱联接，并且针口和进样环联接。至少

2到3倍进样环体积的样品经微量进样针从针口注射进定量环，定量环充满样品

后，过量的样品通过和孔6联接的排放管排出；

b.将手柄转动至进样(Inject)位置时，泵和进样环联接(孔1和孔2联接)。阀与

液相流路接通，由泵输送的流动相冲洗定量环，将全部样品从环推动进入色谱

柱进行分析。针口和排泄管(孔5)联接。

*六通阀进样器的使用及保养

六通阀进样器具有结构简单、使用方便、寿命长、日常无需维修等特点，但正

确的使用和维护将能增加使用寿命，保护周边设备，同时增加分析准确度。如

使用得当的话，六通阀进样器一般可连续进样3万次而无需维修。

手柄处于Load和Inject之间时，由于暂时堵住了流路，流路中压力骤增，再转

到进样位，过高的压力在柱头上引起损坏，所以应尽快转动阀，不能停留在中

途。在HPLC系统中使用的注射器针头有别于气相色谱，是平头注射器。一方

面，针头外侧紧贴进样器密封管内侧，密封性能好，不漏液，不引入空气；另

一方面，也防止了针头刺坏密封组件及定子。

c.紫外检测器

UV通过测定样品在检测池中吸收紫外一可见光的强度来确定样品含量，属

于吸收光谱类型的分析仪器。其工作原理是基于Beer定律。当由光源产生的单

色光通过样品池中的溶液时，如果溶剂不吸收光，则检测池中被测物的浓度c

与吸收值A、被测物摩尔吸收系数£和检测池长度L的关系符合Beer定律：A=

c8Lo

由于吸光度与吸光系数、溶质浓度和光路长度成正比例关系，因此对于给

定的检测池，在固定的波长下，UV的输出信号强度与样品浓度成正比。这是

UV进行定量分析的基础。

"佥测器（UV）的保养：

1）紫外灯的保养：在分析前、柱平衡得差不多时，打开检测器；在分析完成后，

马上关闭检测器。

2）样品池要保养。

*管路的常见故障及预防

阻塞是管路的主要故障。系统中管路阻塞的现象较少见，常见到是滤芯阻

塞或柱头污染。管路完全或部分阻塞是由下列原因引起的：

1）没有很好地过滤流动相；

2）样品中有颗粒；

3）流动相中的盐结晶；

4）微生物；

5）系统中进入了其他颗粒性杂质。

管路完全阻塞，压力会突然升高，超压。部分阻塞开始时不明显，不断滞

留在管路中的微粒会使压力慢慢升高，最后完全阻塞。管路阻塞同时会看到接

头或垫圈渗漏，低压好一些，高压渗漏明显。一旦发现压力降低应及时检查渗

漏情况。压力升高可能管路不畅，应及时排除异物，否则会很快阻死。

维修过程中，因电路板对静电放电（ESD）敏感。为了避免损坏仪器，在处

理电路板和电子部件时，一