HPLC

液相色谱仪（HPLC）作为分析检测领域的核心设备，其稳定运行直接影响实验数据的准确性与科研效率。当系统出现压力异常飙升时，若排查不及时，轻则导致分析中断，重则损坏色谱柱或泵头组件。本文结合实际运维案例与行业标准，从压力异常的成因分类、排查流程到解决方案，形成一套系统化的诊断框架，帮助从业者快速定位问题根源。

一、压力异常的典型表现与成因分类

HPLC系统压力通常在 10-20 MPa 区间（取决于色谱柱填料粒径与流速），异常飙升表现为：

• 瞬时突变：压力突然跳升至正常范围2倍以上，伴随基线噪音增大
• 阶梯式上升：压力随运行时间持续增高，柱压从15 MPa逐步攀升至35 MPa
• 波动式异常：压力忽高忽低，峰值达40 MPa但无规律

核心成因分类（按故障发生频率排序）：

二、压力异常的标准化排查流程

Step 1：初步验证（排除环境/操作因素）

• 流速核查：进入仪器参数界面确认流速是否设置正确（如方法文件记录5 mL/min，实际执行6 mL/min）
• 柱温影响：将柱温箱调至25℃（标准温度），若压力下降10-15%，则判定为溶剂粘度异常（如乙腈-水体系在40℃粘度比25℃高30%）
• 流动相过滤：通过 0.22 μm水相滤膜+0.45 μm有机相滤膜 双重过滤验证，若压力下降80%，则为污染源堵塞

Step 2：色谱柱故障排查

• 柱头压力检测：拆下色谱柱后，通过PEEK接头连接20 mL注射器，缓慢推动活塞，若压力＞25 MPa则判定为色谱柱堵塞
• 保护柱有效性验证：取下保护柱（若有），直接连接分析柱，若压力下降至正常范围，则说明保护柱失效（寿命通常为分析柱的1/5）
• 色谱柱反冲测试：使用 10%甲醇水溶液 以0.5 mL/min反冲柱头30分钟，若压力下降＞40%，可继续使用；否则需更换色谱柱

Step 3：系统机械故障定位

• 单向阀密封性测试：
  1. 卸下泵头模块，将单向阀组件浸泡于 10%硝酸溶液 中超声10分钟
  2. 观察阀门球与阀座是否有黑色斑点（典型泵头磨损特征）
• 管路清洁验证：依次拆除预柱、检测器、四通阀，用 稀硝酸（1:100） 浸泡管路30分钟，若压力恢复至正常范围，则确认管路堵塞

Step 4：流动相与梯度程序优化

• 梯度错误排查：通过 等度洗脱临时验证（替换原梯度方法为纯甲醇/水体系），若压力正常则为流动相混合比例问题
• pH值校准：使用 pH计精确测量 缓冲液pH值，例如磷酸盐缓冲液pH应为6.8±0.2（超范围会导致固定相膨胀）

三、针对性解决方案与运维建议

1. 色谱柱堵塞处理

• 轻度污染：采用 “冲洗+置换” 法：先用甲醇-水（1:1）以0.5 mL/min冲洗30分钟，再用纯甲醇等度洗脱20分钟
• 重度污染：使用 超临界流体CO₂清洗（适用于反相柱），压力控制在20-25 MPa，流速0.3 mL/min，清洗时间45分钟

2. 系统机械故障修复

• 单向阀更换标准：若阀门球直径磨损＞0.2 mm（通过光学显微镜测量），需同步更换单向阀球与阀座，建议选用 SS316材质 组件
• 泵头密封圈更换：当压力波动＞5 MPa且稳定运行时，直接更换 Viton材质密封圈（耐温范围-20~200℃）

3. 长期运维最佳实践

• 流动相质控：建立溶剂过滤SOP，每周更换 0.22 μm尼龙66滤膜，每月抽检流动相pH值（误差需＜±0.1）
• 色谱柱保存规范：分析完成后用 纯甲醇（水相体系） 冲洗30分钟，保存于4℃冰箱，严禁在极端pH（＞pH 8或＜pH 2）条件下过夜放置
• 仪器预防性维护：每季度进行 泵单向阀密封性测试，每年更换泵头密封圈与预柱滤芯

四、案例解析：压力异常导致系统瘫痪的修复实例

案例背景：某高校实验室HPLC-1260系统（安捷伦）在运行含蛋白质样品的反相色谱时，出现压力从18 MPa骤升至52 MPa，基线噪音＞500 mAU。

排查过程：

1. 更换新色谱柱后压力仍异常，排除色谱柱本身问题
2. 检查进样阀发现残留蛋白质结晶（pH 2.5条件下），导致进样阀单向阀卡滞
3. 拆解进样阀，用 50%硝酸水溶液 超声清洗阀芯（10分钟），压力恢复至19 MPa

关键启示：含生物样品的分析需严格控制pH（建议＜3或＞8），并在分析前用 0.45 μm针头式过滤器 过滤样品，阻断污染物进入系统。

结语

HPLC压力异常是系统性问题的直观体现，其排查需遵循“先简后繁、先外后内”原则。从业者在实际操作中，应结合 仪器手册 与 故障树分析法，建立个人运维日志，记录每次压力异常的诱因与解决方案，逐步形成“故障-修复-预防”的闭环管理。记住：压力异常不可怕，科学排查是关键。