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      實驗室超純水起著重要的實驗材料作用

      文章編輯:新能環境人氣:71發表時間:2020-02-19【

      先進、高效的實驗室分析方法搭配高精尖的科學儀器得出的實驗結果必然是越來越精確。其實,要得到高質量的檢測數據,實驗用試劑起著決定性意義。比如超純水就是起決定性作用的實驗材料。


      近幾年來,實驗室分析技術有了很大的改進。與此同時,檢測儀器設備也越來越精密、靈敏,這就要求所使用的試劑、稀釋劑和水要達到很高的質量標準。在高效液相色譜法分析中,水質的重要性到底如何呢?反相色譜的梯度洗脫最能說明問題。因為反相色譜中的多個色譜柱需要大量的水質溶劑,而水質溶劑的有機污染物會被色譜柱端部所吸附,在后續的梯度脫洗過程中會成為梯度脫洗的峰值。


      在高效液相色譜法中,反相HPLC法是最常采用的分離方法,但也面臨著一些可能影響數據質量的風險。所以要最大程度的避免交叉污染的可能性。這些交叉污染可能來自樣本中,也可能是實驗用玻璃器皿中的未被洗脫成分造成了在流動相污染。另外,系統磨損產生的微粒、色譜柱上沉積的雜質都有可能成為污染源。


      根據研究,在液相分析中最困難的就是實驗用超純水中雜質帶來的污染。我們可以通過假峰數量是否增加、基線是否不平等現象來觀判斷其是否被污染。


      有經驗的實驗員會在進液相色譜之前,先對色譜用水進行過濾,脫氣。但常常有一點還是被忽略,色譜用瓶裝超純水TOC含量可能高達幾百ppb。在調查有機物對HPLC的污染影響時進行了兩個實驗。


      在第一個實驗中,在預置柱中對溶劑進行濃縮,然后一步步的在分析柱中洗脫。在第二個實驗中,利用梯度洗脫對藥品混合物進行洗提分離。對混合物進行了1310次的超純水添加,以便能夠對用作稀釋劑的瓶裝超純水或新鮮超純水長時間內的使用結果給予評判。


      360截圖20200219140243352.jpg


      圖2 用預置柱處理的HPLC瓶裝超純水和新鮮超純水進行色譜分析得到的色譜圖(a)254nm和(b)214nm,后一種超純水得到的基線更加清晰、準確。請注意a圖和b圖中的高度差異。


      實驗結果討論

      第一個實驗期望得到的結論是:通過一級前置濃縮使得水中的各種有機污染物被前置柱端部所吸附。在洗脫時,有機物被色譜柱所洗脫,并表現為色譜圖中的峰值。圖2所示為HPLC用瓶裝水有機物污染的色譜圖。在圖2a(254nm)中、圖2b(214nm)中可以看到,所使用的HPLC瓶裝水帶來了多個峰值,最大的峰值比前置濃縮處理的新鮮超純水的峰值要高15倍。


      第二個試驗的結果在圖3中表示,是第50、290、530、770、1010和1310次添加超純水時的情況。基線漂移有著明顯的差異。雖然都是梯度脫洗,尤其是在低波長的梯度脫洗中,基線漂移有著明顯的不同,可以觀察到是隨著時間的增加,HPLC瓶裝水中污染物在色譜柱上積累的結果(圖3a)。而使用新鮮的超純水得出的實驗結果(見圖3b)則看不到基線漂移。


      360截圖20200219140304399.jpg


      圖3 使用HPLC瓶裝超純水處理藥品混合物溶劑的(254nm)色譜圖(a)和使用新鮮生產出來的超純水作為水質溶劑的色譜圖(b)。作為有機溶劑使用的是Acetontril。峰值曲線:1-對乙酰氨基酚;2-乙酰唑胺;3-鎮靜安眠劑;4-卡馬西平;5-苯丙氨酸;6-司可巴比妥;7-萘丁美酮。


      360截圖20200219140322247.jpg


      圖4a 通過HPLC用瓶裝水作為含水溶劑中的藥物混合物的色譜圖(214nm)。作為有機溶劑HPLC級乙腈中。峰1 :乙酰氨基酚,2:乙酰唑胺,3:苯巴比妥,4:卡馬西平,5:苯妥英鈉,6 :司可巴比妥,7:萘丁酮。圖4b.色譜圖(214 nm)的藥物混合物與新鮮制備超純水作為含水溶劑。作為有機溶劑HPLC級乙腈中。峰1 :乙酰氨基酚,2:乙酰唑胺,3:苯巴比妥,4 :卡馬西平,5:苯妥英鈉,6 :司可巴比妥,7:萘丁酮。


      在對兩種不同水質的試驗對比中,使用HPLC瓶裝水能觀察到異常峰值,這也表明超純水導致流動相交叉污染。當分析樣本中未知成分時,非常容易將異常峰值誤判為樣本的組成成分之一,導致樣本量化分析出現錯誤。在使用HPLC分析用瓶裝水時,色譜圖中第一個因污染導致的異常峰值在254nm處(約5min后,加水編號770)和214nm處(約15min后,加水編號530)。圖3a中,異常峰值下的面積為苯巴比妥峰值(峰值編號3)的三倍,是苯妥英鈉峰值的兩倍(峰值編號為5)。


      每一次的色譜梯度洗脫前,都要將色譜柱平衡到初始條件。一般情況下至少要用五倍到十倍的純水流動相進行平衡,一般情況下這至少是樣本添加容積的兩次方。在本文的兩個試驗中,平衡所用純流動相容積是樣本容積的200倍。經過這種消耗相當大的平衡后,流動相中的微量水質污染物在在色譜圖中帶來的干擾就可以忽略不計了。


      當利用色譜進行譜圖峰值判別或微量元素的檢測分析時,由流動相交叉污染引起的背景峰值現象會降低方法的精確度、準確性或靈敏性,對峰值數據的判斷產生影響。最糟糕的情況下,會因基線的嚴重漂移和眾多的異常峰值使得整個色譜圖完全無法使用。


      實驗結果表明:

      新鮮超純水是HPLC法中最合適的流動相試劑。超純水中的有機雜質的含量最少(大約5ppb),生產廠家不同,瓶裝水中有機污染物的含量也大不相同,但可利用在線TOC監控技術進行監測。某些經過測試的瓶裝超純水中有機碳總量TOC的含量高達777ppb。超純水的生產工藝、生產廠的灌裝條件和包裝環境、瓶子和瓶蓋材料以及使用前瓶裝水在倉庫中的存放時間長短等因素都會影響超純水的質量。


      新生產的超純水總有機碳含量較低。逆向滲透可以有效去除80%~90%的有機污染物含量,逆向滲透后的電去離子又能夠有效的清除沉積的雜質(無機、有機離子)。電去離子能夠完全利用逆向滲透清除有機污染物,因為它能排除穿過逆向滲透膜的有機酸和胺。活性碳吸附有機物是第三種減少水質有機物含量的方法。


      第四種方法是紫外線光氧化法。分子經兩種波長(185nm和254nm)水銀紫外線燈照射超純水,產生羥基自由基,并生成氧。一般情況下,紫外線光氧化是整個超純水生產工藝中的最后一步,經這一步處理之后,超純水中的有機物含量基本達到技術標準的要求。通過上述不同超純水生產工藝的組合,可以在超純水生產系統中生產出質量穩定的、有機碳總量很低(約5ppb)的高效液相色譜用水。


      結論


      在C18預置柱中處理的HPLC用瓶裝超純水在隨后的梯度洗脫時會在色譜圖中產生多個異常峰值。所以可以得出結論:HPLC用的瓶裝超純水比新鮮的超純水含有更高的有機物含量。


      在典型的反相高效液相色譜法梯度洗脫時,要用多于色譜柱容積多倍的弱極性水質溶劑對色譜柱進行平衡,使其滿足初始條件。水質溶劑中的有機雜質會吸附在色譜柱的端部,會對色譜圖產生嚴重干擾,出現基線漂移和異常峰,比如使用HPLC瓶裝超純水作為水質溶劑時。


      研究證明:新鮮的超純水有著較低的有機碳總量,保證了基線的均勻穩定、也把異常峰出現概率減小到最低,可以用作HPLC檢測的流動相。


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