分享| HPLC最实用的30个常见问题及对策

2022-01-14 06:32:10

鉴于HPLC在全行业运用越来越广泛，因此每一个实验室分析人员都应该熟练掌握并应用HPLC，对于一些常见的故障分析应该做到游刃有余，才能在运行故障的时候即使解决问题，提高工作效率。

制药工程论坛分析组整理了约30条常见HPLC故障及对策分析方案，不要错过哦~

（1）保留时间发生漂移或快速变化原因？
关于漂移问题：
①温度控制不好，解决方法是采用恒温装置，保持柱温恒定；
②流动相发生变化，解决办法是防止流动相发生蒸发、反应等；
③柱子未平衡好，需对柱子进行更长时间的平衡。

关于快速变化问题：
①流速发生变化，解决办法是重新设定流速，使之保持稳定；
②泵中有气泡，可通过排气等操作将气泡赶出；
③流动相不合适，解决办法为改换流动相或使流动相在控制室内进行适当混合。

（2）出现拖尾或双峰的原因？
①筛板堵塞或柱失效，解决办法是反向冲洗柱子，替换筛板或更换柱子；
②存在干扰峰，解决办法为使用较长的柱子；改换流动相或更换选择性好的柱子；
③可能柱超载，减少进样量。

（3）HPLC灵敏度不够的主要原因及解决办法：
①样品量不足，解决办法为增加样品量；
②样品未从柱子中流出。可根据样品的化学性质改变流动相或柱子；
③样品与检测器不匹配。根据样品化学性质调整波长或改换检测器；
④检测器衰减太多。调整衰减即可；
⑤检测器时间常数太大。解决办法为降低时间参数；
⑥检测器池窗污染。解决办法为清洗池窗；
⑦检测池中有气泡。解决办法为排气；
⑧记录仪测压范围不当。调整电压范围即可；
⑨流动相流量不合适。调整流速即可；
⑩检测器与记录仪超出校正曲线。解决办法为检查记录仪与检测器，重作校正曲线。

（4）做HPLC分析时，柱压不稳定，原因何在？如何解决？
①泵内有空气，解决的办法是清除泵内空气，对溶剂进行脱气处理；
②比例阀失效，更换比例阀即可；
③泵密封垫损坏，更换密封垫即可；
④溶剂中的气泡，解决的办法是对溶剂脱气，必要时改变脱气方法；
⑤系统检漏，找出，密封即可；
⑥梯度洗脱，这时压力波动是正常的。

（5）更换了另一种牌号ODS柱，但保留时间不能重现，为什么？
这是因为被分析物可能具有形成氢键的能力。尽管过去几年来，填料的制造技术有了极大的提高，但不同的厂商的ODS填料表面硅醇基的浓度不同。正是这些硅醇基可能与样品发生相互作用。因此，同一被分析物中的各组分在不同牌号的ODS柱上的相对保留时间就可能不同。在流动相中加入少量竞争物，如，三乙基胺（TEA），将会使硅醇基的成键能力饱和，从而能保证不同牌号柱子上的相对保留时间具有较好的重现性。如分离情况可以，系统稳定，达到系统适用性要求，就不必保留时间的重现。

（6）HPLC柱验收测试时柱压过高为什么？
柱压过高是HPLC柱用户最常碰到的问题。其原因有多方面，而且常常并不是柱子本身的问题，您可按下面步骤检查问题的起因。
①拆去保护预柱，看柱压是否还高，否则是保护柱的问题，若柱压仍高，再检查；
②把色谱柱从仪器上取下，看压力是否下降，否则是管路堵塞，需清洗，若压力下降，再检查；
③将柱子的进出口反过来接在仪器上，用10倍柱体积的流动相冲洗柱子，（此时不要连接检测器，以防固体颗粒进入流动池）。这时，如果柱压仍不下降，再检查；只用于使用过的柱子。
④更换柱子入口筛板，若柱压下降，说明您的溶剂或样品含有颗粒杂质，正是这些杂质将筛板堵塞引起压力上升。若柱压还高，请与厂商联系。一般情况下，在进样器与保护柱之间接一个在线过滤器便可避免柱压过高的问题，SGE提供的Rheodyne7315型，过滤器就是解决这一问题的最佳选择。

（7）色谱柱中的流动相会排干吗？
不少做色谱分离试验的人遇到过这样的情形：不慎未及时补充流动相，泵将溶剂瓶中的流动相吸干了，HPLC系统由此而停止工作了。如此情况是否会损坏色谱柱？泵是否已将色谱柱中所有流动相都排干了？色谱柱还能使用吗？事实上，如果泵将溶剂瓶中的流动相吸干，并不会造成色谱柱的损坏。即使泵中充满了空气，泵也不会将空气排入色谱柱。因为，泵只能输送液体，而不能输送空气。
相比之下，另一个更可能发生的情况是忘记盖上色谱柱两端的密封盖或盖子太松而使色谱柱变干。同样，整个色谱柱干涸的情况不太容易发生，多半可能只是色谱柱两端的几个毫米变干了，因挥发掉所有溶剂是色谱柱变干需要相当长的时间。即使色谱柱真的变干了，也不一定就不可救药了。可以尝试用一种完全脱气的、表面张力低的溶剂（如，经氦气脱气的甲醇）冲洗色谱柱以除去气体。较低的表面张力有助于浸润填料表面；已脱气的溶剂应该能够溶解并去除滞留在填料中的气体。色谱柱大约需要（以1mL/min的流速）冲一个小时或更多的时间被彻底浸润，恢复到正常状态。

（8）基线漂移原因、解决方法
1)原因分析
①柱温波动。（即使是很小的温度变化都会引起基线的波动。通常影响示差检测器、电导检测器、较低灵敏度的紫外检测器或其它光电类检测器。）
②流动相不均匀。（流动相条件变化引起的基线漂移大于温度导致的漂移。）
③流通池被污染或有气体
④检测器出口阻塞。（高压造成流通池窗口破裂，产生噪音基线）
⑤流动相配比不当或流速变化
⑥柱平衡慢，特别是流动相发生变化时
⑦流动相污染、变质或由低品质溶剂配成
⑧样品中有强保留的物质（高K’值）以馒头峰
样被洗脱出，从而表现出一个逐步升高的基线。
⑨使用循环溶剂，不提倡。未调整检测器。
⑩检测器没有设定在最大吸收波长处。

2)解决方法
①控制好柱子和流动相的温度，在检测器之前使用热交换器
②使用HPLC级的溶剂，高纯度的盐和添加剂。流动相在使用前进行脱气，使用中使用在线脱气或氦气脱气。
③用甲醇或其他强极性溶剂冲洗流通池。如有需要，可以用1N的硝酸。（不要用盐酸）
④取出阻塞物或更换管子。参考检测器手册更换流通池窗。
⑤更改配比或流速。为避免这个问题可定期检查流动相组成及流速。
⑥用中等强度的溶剂进行冲洗，更改流动相时，在分析前用10-20倍体积的新流动相对柱子进行冲洗。使用离子对试剂、缓冲盐更应注意平衡柱。
⑦检查流动相的组成。使用高品质的化学试剂及HPLC级的溶剂⑧改变分析条件。使用保护柱，如有必要，在进样之间或在分析过程中，定期用强溶剂冲洗柱子。
⑨重新设定基线。使用新的流动相。
⑩将波长调整至最大吸收波长处。重选检测波长。

（9）规则的基线噪音产生的原因？
原因
①在流动相、检测器或泵中有空气（尖锐峰）
②漏液。
③流动相混合不完全。
④温度影响（柱温过高，检测器未加热）
⑤在同一条线上有其他电子设备（偶然噪声）
⑥泵振动。

解决方法
①流动相脱气。冲洗系统以除去检测器或泵中的空气。
②检查管路接头是否松动，泵是否漏液，是否有盐析出和不正常的噪音。如有必要，更换泵密封。
③用手摇动使混合均匀或使用低粘度的溶剂
④减少差异或加上热交换器
⑤断开LC、检测器和记录仪，检查干扰是否来自于外部，加以更正。采用精密级稳压电源。
⑥在系统中加入脉冲阻尼器。
本文针对HPLC使用常见故障进行了较全面的分析，如，输液泵中的单向阀、泵垫圈、色谱柱、检测器的常见故障，并结合日常工作实际，提出了一些可参考的做法和解决对策。以便使用者能及时注意所述问题，做到有问题及时解决，这样既能大大延长仪器的使用寿命,又能使仪器的性能得到最大限度的发挥。

（10）不规则的基线噪音产生原因
①漏液。

②流动相污染、变质或由低质溶剂配成。

③流动相各溶剂不相溶。

④检测器/记录仪电子元件的问题。

⑤系统内有气泡。

⑥检测器内有气泡。

⑦流通池污染（即使是极少的污染物也会产生噪音。）

⑧检测器灯能量不足。

⑨色谱柱填料流失或阻塞。

⑩流动相混合不均匀或混合器工作不正常。

以上相应解决方法：
①检查接头是否松动，泵是否漏液，是否有盐析出和不正常的噪音。如有必要，更换密封。检查流通池是否漏液。

②检查流动相的组成。

③选择互溶的流动相。

④断开检测器和记录仪的电源，检查并更正。

⑤用强极性溶液清洗系统。

⑥清洗检测器，在检测器后面安装背景压力调节器。

⑦用1N的硝酸（不能用磷酸）清洗流通池。

⑧更换灯。

⑨更换色谱柱。

⑩维修或更换混合器，在流动相不走梯度时，建议不使用泵的混合装置。

（11）保留时间漂移的故障排除
保留时间不重现有两种不同的情况：既保留时间漂移和保留时间波动。前者是指保留时间仅沿单方向发生变化，而后者指保留时间无固定规律的波动。将此两种情况区分开来对找到问题的原因往往很有帮助。如，保留时间的漂移往往由柱老化引起；而柱老化不可能引起保留时间的无规律波动。事实上，保留时间漂移的多半原因是不同机理的色谱柱老化，如固定相流失（例如通过水解），色谱柱污染（由样品或流动相所致）等。

保留时间漂移的几种最常见的原因如下：
1)色谱柱平衡
如果我们观察到保留时间漂移，首先应考虑色谱柱是否已用流动相完全平衡。通常平衡需要10-20个柱体积的流动相，但如果在流动相中加入少量添加剂（如离子对试剂）则需要相当长的时间来平衡色谱柱。    流动相污染也可能是原因之一。溶于流动相中的少量污染物可能慢慢富集到色谱柱上，从而造成保留时间的漂移。应注意：水是很容易污染的流动相成分。

2)固定相稳定性
固定相的稳定性都是有限的，即使在推荐的PH范围内使用，固定相也会慢慢水解。例如，硅胶基质在pH4时水解稳定性最好。水解速度与流动相类型和配体有关。双官能团配体和三官能团配体比单官能团配体的键合相要稳定；长链键合相比短链键合相稳定；烷基键合相比氰基键合相稳定的多。经常清洗色谱柱亦会加速色谱柱固定相的水解。其他硅胶基质键合相在水溶液环境中也可以发生水解，如氨基键合相等。

3)色谱柱污染
保留时间漂移的另一个常见原因是色谱柱污染。HPLC色谱柱是非常有效的吸附性过滤器，它可以过滤并吸附流动相携带的任何物质。污染源可以是：流动相本身，流动相容器，连接管、泵、进样器和仪器密封垫，以及样品等。通常通过实验可判断污染的来源。
样品中如果存在色谱柱上保留很强的组分，就可能是使保留时间漂移的潜在根源。这些根源通常是样品基质。避免色谱柱污染最简单的方法是防患于未然。通常使用在给定色谱条件下的强溶剂，但并非所有污染物都可以在流动相中溶解。使用保护柱是个非常有效的方法。反冲色谱柱仅是不得已时采用的办法。

4)流动相组成
流动相组成的缓慢变化也是保留时间漂移的常见原因。如流动相中易挥发组分的挥发及循环使用流动相等。

5)疏水坍塌
当小孔径、端基封口良好的反相填料色谱柱使用接近100%的水为流动相时，有时会发生分离突然丧失及被分析物质保留明显降低或完全不保留的现象，这就是疏水坍塌。此现象是由流动相不浸润固定相表面而致。挽救的办法实现用含大量有机组分的流动相浸润固定相，再用高水含量的流动相进行平衡。色谱柱长期储存也会发生此现象。使用内嵌极性基团的反相色谱柱（如，Waters Symmetry Shield RP色谱柱）或非端基封口的色谱柱（如，Waters Resolve色谱柱）也可避免发生坍塌。

（12）为何出现肩峰或分叉？
①样品体积过大－－用流动相配样,总的样品体积小于第一峰的15% ；
②样品溶剂过强－－采用较弱的样品溶剂；
③柱塌陷或形成短路通道－－更换色谱柱,采用较弱腐蚀性条件；
④柱内烧结不锈钢失效－－更换烧结不锈钢,加在线过滤器,过滤样品；
⑤进样器损坏－－更换进样器转子。

（13）为何出现鬼峰？
①进样阀残余峰－－每次用后用强溶剂清洗阀,改进阀和样品的清洗；
②样品中未知物－－处理样品；
③柱未平衡－－重新平衡柱,用流动相作样品溶剂（尤其是离子对色谱）；
④三氟乙酸（TFA）氧化－－每天新配,用抗氧化剂；
⑤水污染（反相）－－通过变化平衡时间检查水质量，用HPLC级的水。

（14）为何出现峰拖尾？
①柱超载－－降低样品量，增加柱直径采用较高容量的固定相；
②峰干扰－－清洁样品，调整流动相；
③硅羟基作用－－加三乙胺，用碱致钝化柱，增加缓冲液或盐的浓度降低流动相pH值，纯化样品；
④柱内烧结不锈钢失效－－更换烧结不锈钢，加在线过滤器，过滤样品；
⑤柱塌陷或形成短路通道－－更换色谱柱，采用较弱腐蚀性条件；
⑥死体积或柱外体积过大－－连接点降至最低，对所有连接点作合适调整，尽可能采用细内径的连接管；
⑦柱效下降－－用较低腐蚀条件,更换柱,采用保护柱。

（15）除了流速外，还有哪些因素能引起压力改变？
改变流动相组成和温度；改变柱长、柱内径和填料粒度；柱突然阻塞压力升高（正常情况下其它条件不变柱压都是逐渐升高的）。

（16）什么是强溶剂、弱溶剂？
改变流动相的组成或溶剂溶剂强度就可以改变峰容量因子和保留时间。在一定条件下，减少保留时间或缩短分析时间的溶剂为强溶剂，增加保留时间或延长分析时间的溶剂为弱溶剂。

（17）怎样才会使峰位发生重排？
在分析多组分样品时，仅改变流动相的强度（组成百分比）而不改变其组成，一般仅仅改变所有组分的保留时间，不会发生峰位的重排。
下列条件改变可能发生峰位重排：流动相中换了强溶剂；pH值的改变；柱填料的改变；柱温的改变；流动相的组成改变（如，加入离子对试剂三乙基胺等）。

（18）除了在线脱气，常用的实验室脱气方式还有哪些？
加热回流脱气，脱气效果最佳，但无法保持；氦脱气，此方法脱气效果佳，能除去百分之九十以上的空气，但氦气价格太贵，所以用的不多；真空脱气，效果仅次于氦脱气，但脱气过程中容易造成样品溶液挥发损失；超声脱气，只能脱去约百分之三十的空气，但在实验室中最常用。目前还是尽量争取用在线脱气，方便且效果好。

（19）评价一个色谱柱的最基本指标有那些？
评价一根色谱柱的基本指标是：塔板数、峰不对称因子、柱压降、适用范围和键合相浓度以及峰容量。

（20）为何出现峰展宽？
①样品体积过大－－用流动相配样,总的样品体积小于第一峰的15% ；
②在进样阀中造成峰扩展－－进样前后排出气泡以降低扩散  ；
③数据系统采样速率太慢－－设定速率应是每峰大于10点  ；
④检测器时间常数过大－－设定时间常数为感兴趣第一峰半宽的10% ；
⑤流动相粘度过高－－增加柱温,采用低粘度流动相；
⑥检测池体积过大－－用小体积池,卸下热交换器；
⑦保留时间过长－－等度洗脱时增加强溶剂含量,也可用梯度洗脱；
⑧柱外体积过大－－将连接管径和连接管长度降至最小；
⑨样品过载－－进小浓度小体积样品。

HPLC常见故障排除原则
①故障问题至少发生两次以上。若不出现，很难证实其确实存在
②一次只变化一个因素，以使你能够确认所变因素与问题之间的关联。
③恢复原状。如果使用更换组件的方法来找问题所在，完毕后应将原有完好组件安装回原处。否则，接下来的组件将很难再利用，造成浪费。
④尝试预测将来可能发生的问题。利用成功的故障排除经验
⑤养成良好的记录习惯。将来利用记录可以帮助发现问题，强化预防保养工作。

（21）色谱双峰产生的可能及判断和处理
HPLC分析中，在色谱柱正常，样品灵敏度足够，分析方法合适，色谱峰在出峰时间较短的条件下（不包括梯度），峰型应对称而尖锐。但是，在对样品了解程度不够，方法不妥，样品处理方法及进样方式不合理下，会出现各种意想不到的问题，而对色谱峰难以作出合理的解释，尤其对于新手更是如此。色谱双峰指的是明是一种物质，但在色谱图中出现双峰，而表明含二种物质。出现这种情况分为四种原因。

1)色谱柱
如果你分析样品时发现每个色谱峰都双峰出现（出峰越快，双峰的可能性会减少），尤其采用单一纯物质时，可以肯定色谱柱出问题－柱头受损或柱头固定相变脏或流失。如果进样量少，原来色谱柱正常，色谱峰的形状多为一大峰带一小峰，不一定拖尾，这一般应是柱头受堵，将色谱柱反过来接，用流动相冲洗或酸洗或其它溶剂，将堵在柱头的残留物冲掉，再反过来，一般情况下就行了。当然不反冲，正冲有时也会正常的。如果峰拖尾，双峰强弱相差不大，柱头固定相变脏或流失可能性更大，这是可以将进样那头拧开，将微孔滤片超声，柱头刮去一部分填料，重新填上新填料拧紧，不过这种活，需要一定技术，同时不能老干那种事，否则用不了几次，色谱柱就会应柱效很低而报废。

2)溶剂极性及进样量
许多HPLC分析者对此可能不以为然，一般的 HPLC的书籍和文献都不会提到这方面的内容，而这确是双峰产生的一个很重要的原因。目前HPLC分析多为反相色谱，流动相多为甲醇、乙腈、水，加各种添加剂以改善分离性能。样品一般用与流动相相溶的溶剂溶解。最佳的溶解方法是用流动相溶解，但是很多情况是不一致的。当用溶剂极性强度大的试剂，如纯甲醇、纯乙腈，纯乙醇，而分析体系中以水为主，样品进样量大，如定量管为20ul，此条件下完全可以肯定，单一的纯物质出双峰，第二峰比第一峰小（每次都不太一样），且拖尾，保留时间会提前（相对进样量少而言），将进样量减少一半以上，峰型将变为正常。这是样品的溶剂与流动相极性相差太大，而流动相来不及将其稀释达到平衡造成的。上面提到进样量造成双峰的一个原因，另一个原因是，进样量不一定大，但绝对量很大，色谱图上的双峰紧靠在一起，基本上齐高，不拖尾（如果出峰很快，也可能是色谱柱问题）。将样品稀释再进样就可以了，这是由于进样量过大，色谱柱过载造成的。

3)样品的特性
有些样品由于其化学结构的特点，存在互变异构现象，而这种互变异构体无法分开，而是以一个动态平衡存在。在色谱分析时，在一个特定的条件下，一种物质将出现双峰，双峰靠的很近，基本齐高，不拖尾，条件稍一变化，尤其pH，双峰现象将消失，如，红霉素等。有的样品紫外的色谱图上看不到双峰，但在LC-MS下，用质谱检测器，其质谱的总离子流图上较明显，例如，我分析过的农药啶虫眯（吡虫清）。

4)参数
记录的参数一般都内定的，不必修改，但GC和HPLC的参数是不完全一致的，例如，C－R3A数据记录仪上的一般记录时间间隔GC为2ms，HPLC为5ms，如果记录间隔时间缩短，一个峰将变为二个峰或更多。

（22）为什么在实验过程中有时会出现倒峰？
所用的流动相在检测波长下有吸收，而进在此波长下没有吸收或吸收低于流动相的溶液，在流动相中会出现洞穴，通过柱后出现倒峰。

（23）为何会出现“胖”峰和平头峰？怎样避免？
用比流动相强度大的大体积样品进样，通常会损害色谱图的质量，而出现“胖”峰和平头峰。应遵循下列规则选用溶剂溶解样品：A最好用流动相溶解样品进样。B用大体积弱溶剂溶解样品，如反相色谱中用水溶解样品进样，主要缺点是每次进样后在色谱图的开头出现大的负峰，有时还波及到样品峰。C需要时用强溶剂溶解进样。

（24）前延峰的发生及处理？
因柱温问题很易引起前延峰，有些样品在常温下分离可见前延峰，提高温度后前延峰的现象消失。在离子对色谱中，前延峰的另一个原因是用非流动相作样品溶剂。因此在离子对色谱中要求仅用流动相溶解样品，而且进样量不要太大，否则会导致前延峰或其它问题。在RP-HPLC中样品溶液的强度大于流动相引起前延峰。增加流动相的强度，减少样品溶液的强度，在离子对色谱中增加离子强度，可以克服前延峰的效应。此外使用流动相溶解样品是解决的最简单实用的方法。

（25）如何简单判断比例阀是否内漏？
设定泵使用一个单独通路（A），打开Purge阀，流速5mL/min，提起其他溶剂瓶内的溶剂过滤头直至离开液面，观察这些通路（B、C、D）内的溶剂是否随着流动，正常时均不应流动。

（26）峰变宽的原因？
A在使用过程中柱本身退化，逐渐降低柱效。B柱外峰宽效应。一根很好的专用柱用于另一液相色谱系统引起塔板数降低，说明新系统有很大的柱外峰宽效应。C化学效应，多数是流动相和固定相相互作用所致，改变流动相可使宽峰有所改善。

（27）柱平衡慢的常见原因有哪些？
柱平衡慢的常见原因是，组分在旧的或新的流动相中对柱吸附强，或者在新的流动相中浓度小甚至为零。A流动相含有胺改良剂；B流动相含有离子对试剂；硅胶柱；流动相中有四氢呋喃。可考虑采用专用柱用于特殊的方法，不用时将柱折下来，注满适当的溶剂或流动相，密封保管，不再作其它的分析。

（28）对内标物的要求有哪些？
A.内标物的结构或理化性质应与被分析组分相似或相近；

B.内标物的保留值应稍大于或小于被分析物的保留，不能相差过大；

C.内标物的峰要与所有被分析物的峰有良好的分离度（R大于1.5），不能让内标物成了干扰物；

D.无结构相似的内标物，可用保留相近的内标物；E仪器对分析物的响应与内标基本一致，出峰面积大小不能相差悬殊。

（29）什么是HPLC的“无限直径效应”？
在HPLC分析中由于使用了高效微粒固定相及高压流动相，样品以柱塞式注入色谱柱后，因柱的阻力大，样品分子在柱中的分子扩散很小，直至它从色谱柱流出也未与色谱柱内壁接触，因而引起的色谱峰形扩展很小，能保持高柱效。

（30）如何评价一台检测器？
A.噪声：通常噪声是指由仪器的电气元件、温度波动、电压的线性脉冲以及其他非溶质作用产生的高频噪声和基线的无规则波动；
B.基线飘移：漂移是基线的一种向上或向下的缓慢移动，可在较长时间（0.5~1h）内观察到。它可掩蔽噪声和小峰。漂移与整个液相色谱系统有关，而不仅是由检测器引起的；
C.灵敏度（最小检出浓度或最小检出量）：在一个特定分离工作中，检测器是否有足够的灵敏度是十分重要的。当比较检测器时，常使用敏感度这一性能指标。敏感度，即指信号与噪声的比值（信噪比）等于2时，在单位时间内进入检测器的溶质的浓度或质量；
D.线性范围：在进行定量分析时，希望检测器有宽的线性范围，以便在一次分析中可同时对主要组分和痕量组分同时进行检测；