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淺談層析實(shí)驗中的氣泡問(wèn)題(三)
更新時(shí)間:2022-07-19 點(diǎn)擊次數:1261

那么下面上海金鵬分析儀器有限公司為大家簡(jiǎn)單介紹一下淺談層析實(shí)驗中的氣泡問(wèn)題(三):

       說(shuō)到氣泡,你可能會(huì )聯(lián)想到酣暢淋漓的可樂(lè ),通透上頭的啤酒,亦或是流光飛舞的浪漫,生活中的氣泡,似乎還帶有那么一絲美好,然而對于實(shí)驗來(lái)說(shuō),尤其是在大多不會(huì )配置在線(xiàn)脫氣單元的FPLC系統上做的層析實(shí)驗,氣泡就如煩人的蒼蠅,鞋里的石子,令人如鯁在喉不吐不快,如若是重要樣品、昂貴填料,氣泡帶來(lái)的實(shí)驗失敗那簡(jiǎn)直是小型災難現場(chǎng)。那么氣泡是源自何來(lái),而又去之何處,怎么能讓它們從我們的系統里消失,以下此篇,做一個(gè)小小探討,拋磚引玉,共謀對策而滅之。



關(guān)于氣泡來(lái)源,正如病從口入,無(wú)非就是進(jìn)入系統的開(kāi)口處:流動(dòng)相,或者流路中相對負壓處的漏點(diǎn);如果流動(dòng)相脫氣不理想或儀器本身連接管路、組件存在問(wèn)題,流路中將形成肆意妄為的氣泡,引發(fā)一系列問(wèn)題: 

      1. 組分峰面積變化,峰形變化;
      2. 形成尖峰或鋸齒狀噪聲;
      3. 出現鬼峰 ,基線(xiàn)漂移波動(dòng)增大;
      4. 泵動(dòng)作失常,壓力波動(dòng),檢測基線(xiàn)全抖;
      5. 填料走空,干柱;
      6. 溶解氧可能氧化樣品組分和(或)流動(dòng)相及固定相組分,使檢測失真。

實(shí)際案例




Fig.1 氣泡造成的UV雜峰

Fig.2 氣泡造成的系統壓力波動(dòng)


這些癥狀基本能覆蓋大部分的層析實(shí)驗問(wèn)題,可見(jiàn)氣泡的破壞力和惱人程度,知己知彼方才能有的放矢,那么氣泡是如何形成的呢?流動(dòng)相中氣體形成的原因有多種,*根本的還是由于氣體在液體中達到過(guò)飽和狀態(tài);平衡狀態(tài)時(shí)溶解空氣的量與溶液的性質(zhì)、氣體的種類(lèi)有關(guān),也與外界條件有關(guān), 主要的外界條件有以下 3 種。



氣體的溶解量與氣體的種類(lèi)有關(guān),也與溶劑的種類(lèi)有關(guān)。通常極性低的氣體容易溶解于低極性的溶劑,極性高的氣體容易溶解于高極性的溶劑。通常當兩種不同的溶劑混合時(shí),混合溶劑中溶解的空氣量也將發(fā)生變化。大量實(shí)驗證明:混合溶劑中溶解的空氣量比各個(gè)純溶劑的空氣溶解量要小。
● 配置緩沖液時(shí),大多會(huì )進(jìn)行不同液體的混合,液體熱力學(xué)體積的變化,和放熱吸熱,都會(huì )產(chǎn)生氣泡,如配置20%乙醇溶液,酸溶液,鹽溶液,乙腈溶液,會(huì )明顯有氣泡產(chǎn)生,此時(shí)就需要對溶液進(jìn)行靜置或脫氣操作,才可用于實(shí)驗。


● 在層析實(shí)驗中,有很多溶液混合的操作,如置換緩沖,洗脫等等,所以一些溶液的混合需要盡量避免,比如乙醇溶液和鹽溶液,需要用純水隔開(kāi),否則易造成氣泡析出,所以當乙醇溶液保存的系統需要進(jìn)行實(shí)驗時(shí),緩沖液是鹽溶液如PBS,我們就需要用純水先做系統沖洗,再做PBS的填充。



Fig.4 緩沖液中析出的氣泡

如果實(shí)驗設計中,不可避免的需要兩種不同極性溶劑的混合,還要避免氣泡,則需要 從混合處想辦法,一般的層析系統兩相溶劑的混合是在有攪拌裝置的動(dòng)態(tài)混合池中進(jìn)行,混合劇烈,容易析出氣泡,此時(shí)可以考慮將動(dòng)態(tài)混合器改為靜態(tài)混合器,讓溶劑的混合方式由劇烈變?yōu)闇睾?,?huì )有較好的避免氣泡的效果。


 Fig.5 動(dòng)態(tài)混合器和靜態(tài)混合器

另外,除了溶液帶入,系統中的漏點(diǎn)也會(huì )引入氣泡,尤其是未加壓的低壓流路,在管路接頭、閥和轉子等分離結構位置,容易產(chǎn)生漏點(diǎn),系統中如果發(fā)現有氣泡造成基線(xiàn)波動(dòng),而在溶液進(jìn)口又沒(méi)發(fā)現可見(jiàn)的氣泡,則需要在系統內查找漏點(diǎn),有效的辦法是用透明的ETFE管代替不透明的Peek管,觀(guān)察是哪一段出現的氣泡,以便判斷漏點(diǎn),及時(shí)處理。



Fig.6 管路中漏入的氣泡

關(guān)于溶劑的脫氣方法,目前常用的有兩種:超聲脫氣和負壓脫氣;超聲脫氣就是利用超聲鍋或者超聲探頭,當高功率超聲波耦合到液體中時(shí),液體分別在高壓和低壓循環(huán)中被壓縮和膨脹,在低壓循環(huán)中,會(huì )產(chǎn)生微小的真空氣泡(所謂的空化氣泡),這些氣泡會(huì )在多個(gè)壓力循環(huán)中增長(cháng)。在氣泡生長(cháng)的那些周期中,液體中的溶解氣體進(jìn)入真空氣泡,這樣真空氣泡就變成了不斷增長(cháng)的氣泡。超聲脫氣特點(diǎn)是操作便捷,效率高,脫氣快,一般10-15分鐘的超聲可以去除溶液中大部分氣泡,缺點(diǎn)是容易發(fā)熱,需要降溫,注意在用超聲鍋脫氣時(shí),溶劑瓶蓋要擰松或者拿掉;負壓脫氣是利用機械產(chǎn)生負壓的方式使溶液中的氣泡析出,一般分析型色譜儀或者需要高精度檢測的儀器,在流路中配置在線(xiàn)脫氣單元,都是利用負壓的原理進(jìn)行脫氣,實(shí)驗室常用的是真空抽濾裝置,既能過(guò)濾溶液,又能脫氣,實(shí)用性高。


Fig.7 超聲脫氣


Fig.8 真空抽濾裝置




如果層析系統的流路里混入了氣泡,首先是要進(jìn)行大流速的system wash,可吹掃出大部分的氣泡,然而有些微小氣泡仍然是不容易沖出的,在可見(jiàn)透明管中的細微氣泡可用外力敲打讓其脫離管路內壁而沖出,但是系統內部,尤其是泵腔,單向閥,檢測器流通池內的細微氣泡,不可視,也不能外力敲打,所以無(wú)法判斷是否沖洗*,滯留在柱塞泵單向閥或者檢測器流通池的微小氣泡仍然會(huì )給層析圖譜帶來(lái)波動(dòng)影響,此時(shí)我們可以使用無(wú)水甲醇或乙醇來(lái)做system wash,*好加一定的反壓,因為甲醇或乙醇試劑降低了氣-液界面張力,甲醇(乙醇)分子不能形成堅固的膜,于是氣泡破裂或者從流路內壁脫落,從而帶出了流路中的各種細微氣泡,達到系統脫氣的目的;而另一方面,系統內部流路的清潔程度也是影響氣泡滯留的重要原因,FPLC系統經(jīng)常會(huì )過(guò)復雜的生物質(zhì)樣品,如果日常沖洗不充分,流路內壁容易形成臟污,會(huì )增加對微小氣泡的頑固吸附,影響實(shí)驗,因此定期的系統全*面清洗,對于排除氣泡也是至關(guān)重要。

總而言之,對于快速制備型色譜層析,氣泡固然是一個(gè)人人喊打的不穩定因素,但我們如果了解原因,準備充分,方法得當,氣泡也是可以從系統中*趕走,讓實(shí)驗更加流暢,讓圖譜更加平滑,讓珍貴樣品上乘分離,讓昂貴填料物盡其用。




以上就是上海金鵬分析儀器有限公司為大家整理總結關(guān)于淺談層析實(shí)驗中的氣泡問(wèn)題(三)。
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