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2026-04

基于高效液相色谱仪关键组件的使用经验分享

目前，市场上主流的国外色谱仪品牌包括沃特世、安捷伦、赛默飞和岛津，由于工作原理的一致性，各品牌下的仪器硬件构成并没有很大差别。以Waters ACQUITY Arc液相色谱仪（四元泵）为例：主要包括溶剂管理系统（输液系统）、样品管理器（进样系统）、柱温箱（分离系统，包括色谱柱）、检测器。

为提高分析员对高效液相色谱仪的结构认识，增强其解决仪器故障的能力，特撰写本文。本文以高效液相色谱仪关键组件为纲，通过工作原理、常见问题剖析及使用注意事项分享，帮助液相使用者提高自身专业技能。

高效液相色谱仪关键组件介绍及常见问题

1.溶剂系统

关键部件：包括溶剂瓶、溶剂过滤器，溶剂瓶包括流动相瓶、柱塞杆清洗溶剂瓶、进样针清洗液瓶。

常见问题：

（1）溶剂瓶未执行深度清洁、溶剂瓶顶未进行遮尘保护、溶剂长期未更换；

（2）使用不当导致过滤器损坏（如安捷伦的玻璃过滤器）或堵塞；

（3）溶剂置换过程中未注意进行安全过渡，发生溶剂交叉“污染”（如：无机盐溶液接触纯有机溶剂、反相溶剂直接接触正相溶剂）；

（4）洗针液或柱塞杆清洗液的选择不当（如：有机相的浓度偏低或偏高）；

（5）洗针液通道、柱塞杆清洗液通道与流动相通道发生错配情况。

使用要求：

（1）保证溶剂无颗粒物，对于UPLC、检测器流通池体积狭小或管路较细的仪器，务必使用0.22μm滤膜滤过；

（2）溶剂滤头定期用水、酸浸泡清洗，最后用超纯水反复荡洗；

（3）流动相不宜放置时间过长避免长菌及变性（乙腈需用棕色瓶盛装，光照条件下放置易产生聚合物）；

（4）无机缓冲盐使用浓度一般为5~50mM，当无机缓冲盐的浓度较高时，与有机相混合或接触时容易发生盐析出，应注意避免有机相比例偏高导致的盐析出；

（5）某些仪器的柱塞杆清洗溶剂是循环使用的，注意定期更换；

（6）装载流动相的容器不得封死，避免内外压差不同导致流动性体系内部发生变化。

2.在线脱气系统

关键部件：包括真空泵、真空腔、半渗透性管及连接管路等。

工作原理：在线脱气机接于溶剂系统与高压泵之间。流动相在泵的作用下流经脱气机真空腔内一段半渗透性管，在真空作用下，流动相中溶解的气体通过管壁排出，而液体分子无法通过，从而达到脱气目的。

偶发故障：真空度降低（如岛津LC-2030的脱气机在真空度压力值高于-90Kpa时，仪器会报错，正常值一般维持在-94Kpa）。

故障可能原因：

（1）真空泵由于长时间使用会有一部分溶剂、盐、灰尘等附着污染泵膜（片），导致泵膜关闭不死，负压抽不上去。

（2）真空腔内半渗透性管（脱气膜管）破损泄漏。

（3）连接管路老化导致气密性变差。

使用建议：

（1）仪器最好的维护方式之一就是运行仪器，因此，应避免仪器长时间不用；

（2）正相系统完成使用后，使用异丙醇灌注各流路。

（3）安捷伦《使用Agilent LC系统时的最佳实践》给出的液相使用和维护建议：正己烷等低沸点溶剂不适用于反相常用的脱气机配件。该文件中指出，对于RI应用、流速高于5ml/min的低沸点溶剂（小于60℃），以及正己烷、四氢呋喃和卤素溶剂，请使用独立的“标准脱气机”（G1322A或G7122A），而目前安捷伦1260 Infinity II配置的在线脱气机为“高性能脱气机”（G4225A）。

3.输液系统（动力泵）

关键部件：二元泵或四元泵（内含柱塞杆密封圈）、比例阀（MCGV）、入口单向阀、出口单向阀、清洗阀（即Purge阀或排液阀）等。

泵的类别及工作原理：基本工作原理都是活塞杆的往复运动，根据同时控制流路的不同，泵可以分为单元泵、二元泵和四元泵，实验室常用的是二元泵和四元泵。二元泵仪器一般为双二元泵（即双泵四通道），流动相泵后混合，即高压混合；四元泵为单泵四通道，流动相泵前混合，即低压混合。下图为最常见的四元泵系统流路示意图，泵头为串联双柱塞往复泵（双泵头：主动泵+蓄积泵）。

与泵性能相关的参数设置：流动相的压缩性可以影响泵的性能。要获得最佳的流量准确度和混合性能，分析员可以根据所使用的流动相种类在采集方法中设置该参数。（泵的压缩因子补偿默认设置为：100×10^-6bar）

常见溶剂压缩性（×10^-6bar）：己烷 150；异丙醇 100；甲醇 120；乙腈 115；水 46。

常见问题：

（1）单向阀

由于使用不当或维护不到位导致阀芯粘连无法正常工作，表现为有规律的压力波动、压力不稳或压力为零（单向阀卡死导致的泵空转），此时可明显观察到溶剂瓶到泵头之间的管线里的液体在做往复运动而不是正常匀速流动。

解决办法：可拆下来用温水浸泡（针对盐析的情况）及有机溶剂浸泡，若还未解决可适当超声清洗，也可直接拆开清洗（一般不建议），必要时整体更换。

（2）（泵头）柱塞杆密封圈（垫）

泵内密封圈与运动的柱塞杆紧密接触，是液相色谱系统中最易磨损的部件，含盐的流动相更加速垫圈的磨损。磨损严重时，会导致泵头漏液，本实验室曾发现柱塞杆清洗液瓶的液体量显著增加的情况，更换密封圈后解决。文献^[3]报道密封圈磨损后产生的碎屑大部分会吸附在Purge阀的过滤白头上，少部分会随着析出的盐颗粒及机械杂质附着在单向阀及管路接口处造成堵塞从而导致压力升高或不稳。

解决办法：开启柱塞杆清洗程序，减少缓冲盐的析出，当泵头安装有冲洗附件而不使用，会使密封垫及活塞杆的寿命减短；当过滤白头需要频繁更换且表面附着的黑色碎屑较多时或者泵头漏液时，可考虑更换密封圈（1对）；记录密封垫使用年限，定期更换。

其他建议：每当更换泵密封垫时排液阀滤芯也应更换（安捷伦品牌仪器维护指导意见）；更换活塞密封垫时检查活塞杆上是否有划痕，有划痕的活塞将导致轻度渗漏，并降低密封垫的使用寿命，应尽早更换有划痕的活塞；更换活塞密封垫后应按照密封垫安装步骤对其进行磨合，但磨合不适用于正相密封垫。更换前注意熟悉相应品牌给出的操作指引，并选择适合于正相或反相系统的密封垫（安捷伦反相密封垫：PTFE材料；安捷伦正相密封垫：PE材料。）

（3）清洗阀，即Purge阀

可切换流动相流向进样器还是直接流向废液，通过切换实现管路排气或流动相的置换。Purge阀内部的过滤白头需要定期更换（针对安捷伦仪器），更换标准：以纯水为流动相，5ml/min冲洗，压力不超过10bar，超过则需要更换。

常见问题：Purge阀忘记打开或关闭。不同品牌型号仪器的Purge阀设置略有不同，部分仪器在高速排液时不需要手动拧松Purge阀，但大部分仪器需要手动操作，排液前务必先打开Purge阀，避免压力陡增，完成排液后及时关闭。

（4）比例阀

比例阀内漏，表现在梯度运行的样品保留时间不稳定，压力波动偏大，本实验室曾发现实验完成后，某流动相瓶内的液体反而增多的情况。

解决办法：采取“流路异动试验”：设定泵使用一个单独通路（A），打开Purge阀，流速5ml/min，提起其他流动相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。

对各流路进行充分排液或清洗（水、异丙醇），再通过“流路异动试验”确认是否恢复正常，必要时再进行比例阀更换。

其他建议：如图1和2所示，泵头为串联双柱塞往复泵（即双泵头=主动泵+蓄积泵），当在四元泵上同时使用纯水、缓冲盐溶液和有机溶剂时，建议将水和缓冲盐溶液接在位于下面的两路比例阀口上，将有机溶剂接在上面的两路比例阀口上。这是因为缓冲盐和有机相的混合可能会产生盐颗粒，如果掉落到有机相中无法复溶，会导致阀口堵塞。

4.进样系统

关键部件：六通阀、针泵（计量装置）、定量环、进样针、针座、机械臂、配有进样针自动清洗功能的蠕动泵和进样针清洗组件。

标准采样顺序：

1）进样阀切换到旁路位置；

2）计量设备的活塞移动到起始位置；

3）进样针锁定到样品瓶；

4）计量设备抽取预设的样品体积；

5）进样针从样品瓶中提出；

6）进样针移动到针座以密封样品定量管；

7）进样阀切换到主路位置后，进样周期完成。

进样过程中完成外壁清洗。标准计量设备的进样体积是0.1~100µL。在进样后，整个流路（包括计量设备、定量环和进样针）总是被流动相冲洗以将内部残留降至最低。^[4]

常见问题：

（1）进样针和针座

1）堵塞：因样品未过滤或离心不彻底，有不溶性杂质；方法不合适，样品进入流动相会析出；使用劣质自动进样小瓶隔垫或因反复使用隔垫老化产生机械碎屑，都会产生针和针座的堵塞造成“主路”时压力升高。

解决方法：采用分段排除法确定是针或针座堵塞，可用软件控制把针提起，此时仪器为“旁路状态”，六通阀流路为1→6，运行泵，（参考图可知，针连接的位置为2号位，针座连接的为5号位）分别把2号及5号位的管路接头连接到6号位观察系统压力变化情况，此方法可迅速判断针还是针座堵塞，并可保持此连接状态稍调高压力反冲一段时间。未解决的话可拆下温水浸泡、超声清洗，必要时更换。需要注意针座卫生的维护。

2）漏液：因针座的损坏（磨损）导致针和针座之间产生漏液。

3）进样针弯曲：进样针位置扎错，导致针尖弯曲，进而导致流出液体分叉，使进样精密度变差。

（2）进样六通阀

为满足自动进样动作而配备的流路切换装置。

1）转子（密封垫）磨损：导致漏液、进样准确度差和严重残留。

2）顽固残留：曾有分析员反映某API成分顽固残留，将进样六通阀拆下清洗后，顽固残留问题解决。

（3）计量泵（针泵）

密封垫损坏引起的进样体积重现性差。

（4）机械臂

传感器故障或周围环境差导致的样品瓶抓不准，日常应注意及时清理样品盘并保持环境整洁。

（5）其他注意事项

1）当分析员进行故障排除时，可能会用到无进样模式，此时需要注意“无进样模式”不同于“进样0μL”。