高效液相色谱故障篇|关于峰形异常的小知识

高效液相色谱故障篇|关于峰形异常的小知识

在高效液相色谱（HPLC）分析中，峰形问题通常是色谱图中色谱峰的形态出现异常，这些异常包括但不限于拖尾峰、前延峰、双峰或肩峰、负峰和鬼峰等。这些非理想的峰形通常指示着色谱过程中可能存在的问题，如色谱柱的性能不足、流动相的选择不当、样品处理不适宜或仪器参数设置不精确。峰形的异常会直接影响色谱分析的分辨率、峰面积的准确性以及整体分析结果的可靠性。因此，对峰形问题的认识和妥善处理是确保HPLC分析质量的关键环节。

常见峰形异常的种类

1. 拖尾峰：峰形表现为前沿陡峭，后沿平缓，导致峰形不对称，就像拖着一个尾巴一样。
   
   图1.拖尾峰

2. 前延峰：峰的前沿平缓，后沿陡峭，也是峰形不对称的一种。
   
   图2.前延峰

3. 肩峰：在主峰的上升沿或下降沿出现的未成形的色谱峰，与主峰间没有明显的峰谷。

图3.肩峰

4. 双峰或分叉峰：一个单一的样品组分在色谱图上表现为两个或多个峰，而不是一个单一、对称的峰。

图4.双峰或分叉峰

5. 负峰：在色谱图上出现的信号低于基线的峰。

图5.负峰

6. 鬼峰：那些未知来源、时有时无的色谱峰。这些峰通常具有保留时间不稳定和峰面积不稳定的特点。

图6.鬼峰

7. 平头峰：它是一种异常峰形，其特点是峰顶平坦，不像正常峰那样尖锐。

图7.平头峰

8. 基线出现波浪状峰：色谱图的基线不是平稳的，而是呈现出类似波浪状的波动。

常见峰形异常的可能原因

1. 拖尾峰形成的可能原因：

• 样品与固定相之间的相互作用过强：如果样品分子与色谱柱的固定相之间的作用力过强，会导致样品分子在固定相上保留时间过长，从而形成拖尾峰。
• 色谱柱性能问题：如柱头塌陷或柱内填料不均匀，可能导致样品在色谱柱中的迁移不均匀。
• 流动相的pH值不适宜：样品存在分子型和离子型之间的动态平衡，使得部分样品在固定相上过度保留。
• 样品过载：进样量过大，超过色谱柱的承载能力，也可能导致峰形拖尾。

2. 前延峰形成的可能原因：

• 色谱柱损坏：色谱柱的损坏或污染，尤其是柱头部分，可能导致样品在色谱柱中的迁移行为异常。
• 样品溶剂的选择不当：样品溶剂的洗脱能力过强，与流动相的极性差异较大，可能会导致样品在色谱柱中的迁移速度不一致，从而产生前延峰。
• 样品过载：在某些情况下，样品过载可能导致前延峰，尤其是当样品组分在色谱柱中不能有效分离时。

3. 肩峰形成的可能原因：

• 样品不纯：样品中存在与目标化合物结构相似或性质相近的杂质，这些杂质可能与目标化合物一起洗脱出来，形成肩峰。
• 色谱柱污染：色谱柱中的填料可能被之前分析的样品中的杂质污染，导致后续分析时出现肩峰。
• 色谱柱选择不当：选择的色谱柱类型或规格不适合特定的样品或分析需求，可能会导致肩峰的出现。
• 流动相条件不合适：流动相的pH值、离子强度、有机溶剂比例等因素不合适时，可能会影响样品在色谱柱中的分离效果，从而导致肩峰的形成。

4. 双峰或分叉峰形成的可能原因：

• 色谱柱问题：色谱柱柱头塌陷或柱内填料不均匀可能导致样品组分在通过色谱柱时出现不均匀的分布，从而产生双峰或分叉峰。
• 样品溶剂与流动相不匹配：如果样品溶剂的极性与流动相的极性差异较大，样品在进入色谱柱时可能不会形成均匀的狭窄带，从而导致峰形分裂。
• 接头连接不正确：色谱柱与系统之间的连接不正确可能导致峰形异常。需要检查并确保所有接头连接正确，无死体积。

5. 负峰形成的可能原因：

• 流动相吸收本底值过高：如果流动相在检测波长下有较高的吸收，可能会导致负峰的出现。此时，可以通过改变检测波长来解决这个问题。
• 进样过程中进入空气：进样时如果混入了空气，可能会在色谱图上形成负峰。确保系统中没有气泡，进行适当的排气处理，直到基线平稳。
• 样品组分的吸收低于流动相：如果样品组分在检测波长下的吸收低于流动相，可能会出现负峰。改变流动相或调整检测波长可能有助于解决这个问题。
• 检测器设置不当：检测器的设置，如波长、量程、增益等，如果不适合样品的特性，也可能导致负峰的出现。检查并调整检测器的设置，确保它们适合分析的样品。

6. 鬼峰形成的可能原因：

• 色谱柱或进样器污染：色谱柱或进样器中残留的污染物可能导致鬼峰的出现。使用HPLC级溶剂冲洗色谱柱和进样器，以去除杂质。
• 前一个样品的迟洗脱峰：在色谱分析中，前一个样品的某些组分可能未能完全洗脱，导致在后续样品分析中出现鬼峰。延长运行时间或在每次运行结束时用强流动相冲洗色谱柱可以减少这种情况。
• 流动相污染：如果使用的水或溶剂被污染，可能会导致鬼峰的产生。使用HPLC级水和溶剂，并确保流动相新鲜配制。
• 样品中的未知杂质：样品中可能存在未知的杂质，这些杂质在色谱分析中可能以鬼峰的形式出现。使用样品净化措施（如SPE）可以减少这种干扰。

7. 平头峰形成的可能原因：

• 样品过载：当样品的进样量超过了色谱柱的承载能力时，可能会导致色谱峰的顶部平坦化，形成平头峰。
• 检测器饱和：如果样品的浓度过高，检测器可能无法线性响应，导致峰顶信号饱和，从而出现平头峰。
• 检测器设置不当：检测器的量程设置过高或过低都可能导致平头峰的出现。

8. 波浪峰形成的可能原因：

• 温度控制不稳定：色谱系统的温度波动，尤其是柱温波动，会引起基线的波动。使用热交换器和恒温设备可以帮助稳定柱温。
• 流动相不均匀：流动相中存在气泡或不同溶剂混合不均匀，会导致基线波动。确保流动相脱气并且混合均匀是关键。
• 检测器问题：检测器的不稳定，如光电倍增管老化或污染，也可能导致基线波动。定期维护和清洁检测器是必要的。
• 泵工作不稳定：泵的脉动或漏液也会引起基线波动。检查泵的性能并进行必要的维护。

总之，要解决这些问题，我们需要仔细检查和调整色谱条件，确保分析的准确性和可靠性。