高效液相色谱泵出口单向阀功能的新性能测试

　　单向阀对于高效液相色谱(HPLC)泵硬件来说是一个重要的机械部件。在参考文献[1]中对单向阀的功能和硬件设计进行了详细描述。简单来说，就是一对单向阀(入口和出口)阻止流体在HPLC泵头里从高压区流向低压区，从而泵的活塞在高压下使流动相通过色谱柱。“一个功能适宜的单向阀必须能够快速方便地打开和关闭，同时还要确保密闭性在一个宽的压力值范围内均有效[1]”。根据定义，HPLC泵上的单向阀是在高压下承受重复的机械压力，因此这个设备比HPLC泵的其他部件(例如活塞或活塞密封圈)更易出现故障。但在单向阀出现故障时却很难识别，虽然HPLC可以通过泵压力下降准确地检测不同种类的外部泄漏，然而遗憾的是泵内部连接的漏液却是比较复杂的，因为此时不会有一个明显的压力下降，所以HPLC软件程序中的诊断算法也无法识别。已有人在运行高通量的多维液相色谱时发现了这个问题[2]。他们观察到在这个应用程序中，被分析物的保留时间非常慢但是平稳增加大约10%;然而硬件诊断测试却能成功通过。这种现象不能解释为色谱柱的损坏，而且正如所预料的那样换色谱柱是无益的。这个问题需要通过替换安捷伦1100二元HPLC泵(Agilent Technologies, Palo Alto, CA)B泵头(提供有机溶剂)上的出口单向阀才能解决。值得注意的是，替换A泵头的单向阀不会影响保留时间(数据没有列出)。

　　Agilent 1100系列二元泵G1312A由两个一模一样的溶剂传输通道(泵头)组成。每个泵头使用两个活塞来输送溶剂，即入口和出口单向阀(图1)。为了找出可能的泵故障，压力测试(PT)和漏液测试(LT)可作为ChemStation软件(Agilent)的一部分。压力测试仅使用A通道使压力增加到390 bar，然后泵流速关闭。预期的压降应该不超过2 bar/min。这种测试能有效地评估外部泄漏;然而内部泄漏可能仍旧存在并且很难发现。例如，对12个已使用过的出口单向阀进行试验研究，其中一些虽能成功通过压力测试，但是不能通过漏液测试，漏液测试对内泄漏评估更有效。在这个测试中，每个活塞以3 μL/min速度传输30 s，所得到的压力曲线应是水平的(稳定水平)或是极小正数，换句话说，如果压力出现负的斜率，测试就失败了，意味着所输送的异丙醇100%的损失。压力曲线是水平的而不是降低的内漏是ChemStation诊断方法/算法认为可接受的内漏。当溶剂传输时在活塞1的冲击下通过一个发生故障的入口单向阀部分回流到溶液存储器中，此时就会发生内漏。或者，溶液在活塞2的冲击下通过发生故障的出口单向阀部分回流到室1。当活塞2传输溶剂时，充满大气压的室1会发生从高压到低压的回流。内漏影响泵头传输的实际流速，它比软件预调的值少。流量计可以测出泵流量，理论上，在安装流速限制器(例如毛细管) 之后，精确流量计可以检测出微小的内泄露。然而，一个液体流量计价格昂贵，且很难保证同步性，在分析实验室里很少使用。因此检测内泄漏极具挑战性。如上所述，增加的保留时间可以用来解释流动相在泵头B(传输有机相)的内泄漏。这样的泄漏从传输泵头室2到计量泵头室1都可能发生。如果出口单向阀的球座坏了也可能发生回流。因此越少的有机溶剂通过泵传输到色谱柱，保留时间就越长。保留时间增加的另外一种可能是通过一个没有完全关闭的入口单向阀从室1漏液。理论上，如果泵头A的机械耐用性比泵头B高(导致更多的内漏)，这样的循环将会减少被分析物的保留时间。这种漂移，可能会错误的解释为是色谱柱损坏造成的结果。