司小令，是由島津公司通過物聯網與科學儀器進行網絡化集成，創(chuàng)造出了首套有思想的液相色譜儀Nexera LC-40。

疫情當前，司小令大講堂將以連載的方式，通過專欄與大家一起努力學習有關液相色譜的那些事兒。

《流動相脫氣》特輯

經過 50 余年的發(fā)展，商品化HPLC儀器的性能大為改善：泵的精度提高、脈沖降低；進樣器的重現性佳；各種檢測器的靈敏度也大大提高。但也會出現一些非儀器的因素，例如：樣品組分的吸附和穩(wěn)定性；流動相種類選擇及制備時的重現性，制約了HPLC的高靈敏度、高重現性能。因此，我們本特輯要討論的問題是“流動相脫氣”，即如何控制流動相中溶解空氣的量。

司小令大講堂第一輯，將從“流動相脫氣”講起，討論流動相脫氣的原理和目前采用的幾種方法。希望特輯中提供的信息能有助于大家選擇采用量適宜的脫氣方法。

第一期

1.流動相中溶解空氣引起的問題

2.形成氣泡的機理

1、 流動相中溶解空氣引起的問題

首先，為了進一步證實脫氣的重要性，我們將列舉流動相中溶解空氣所引起的問題(見圖1)。如果采取適當的脫氣措施，這些問題都不難解決。

流路中形成氣泡引起的問題

圖1．流動相中溶解空氣引起的問題

上述問題可粗略地分成：形成氣泡產生的問題以及未形成氣泡，由溶解空氣引起的問題。

此外，據報道，溶液中溶解的氧氣可能氧化樣品組分和(或)流動相及固定相組分，從而產生不良影響。請讀者參考有關報道，本文將不予討論。

2、 形成氣泡的機理

氣泡形成的原因有多種，但歸根結底是由于氣體在液體中達到超飽和狀態(tài)。如果一種液體任其與空氣接觸而無外界干預，那么氣體進進出出，遲早要達到飽和（平衡）狀態(tài)。平衡狀態(tài)時溶解空氣的量與溶液的性質、氣體的種類有關，同樣也與外界條件，諸如壓力、溫度等有關，例如：在25℃、1大氣壓下（氧的分壓0.2大氣壓左右）1ml水中溶解0.006ml的氧即達到飽和狀態(tài)。

如果，溶液中溶解氣體量超過飽和狀態(tài)時的量(超飽和狀態(tài))，則只要輕加振動或攪拌即會產生氣泡。

2.1 溫度升高

一般而言，溶劑中能溶解氣體的量隨溫度升高而降低，當一瓶溶劑從溫度較低的貯存室移至溫度較高的實驗室時，則過量溶解的氣體以氣泡的形式逸出。從冰箱中取出的可口可樂，在較高溫度的環(huán)境中打開的話，大量二氧化碳氣體以氣泡形式冒出，便鑒于上述原理。

圖3是空氣中各種氣體在分壓1個大氣下1ml水中飽和氣體量隨溫度變化的曲線。圖中指的是一個大氣壓的分壓，如果換算成一個大氣壓下的溶解曲線，根據氧在空氣中含量20％，氮在空氣中含量78%，還要分別乘以0.2和0.78。

圖3．CO2、O2、N2和He在1ml水中飽和量隨溫度的變化、(氣體分壓1大氣壓)

2.2 壓力降低

氣體的分壓增高，氣體在溶劑中溶解量增大，反言之，在較高壓力下達到飽和的溶液一旦壓力降低便會產生氣泡。

圖4．壓力（分壓）對25℃下1ml水中溶解O2的影響

2.3 溶劑混合

氣體的溶解量既與氣體的種類有關，也與溶劑的種類有關。一般而言，極性低的氣體較易溶解于低極性的溶劑，反之亦然。圖5是氣體在不同溶劑中的溶解量。由圖5可見氣體在苯和甲醇中的溶解量大體相同，但如果換算成摩爾數，即相同分子個數溶劑中氣體的溶解量，則很顯然，空氣在低極性溶劑中的溶解度更大些。

圖5．分壓為1大氣壓，25℃，氣體在1ml溶劑中的溶解度

然而，當兩種不同的溶劑混合時，混合溶劑中溶解的空氣量將作何變化呢？事實上，混合溶劑中能容納的空氣量往往要比各別溶劑所能容納空氣的總量要小。

圖6是25℃，分壓為1大氣壓的情況下氧在水、乙醇混合溶劑中的溶解曲線（圖中實線）。同樣條件下，氧在水中的溶解量位于A；在乙醇中的溶解量為于B點。如果等量的乙醇與水混合，氧的溶解量似乎應在AB聯接線（虛線）的C點上，而實際的溶解量要比C小，位于D。因此，當乙醇和水等量混合時，相應于C和D之間差值的量的氧氣將以氣泡的形式逸出。同樣的情況亦將發(fā)生在水和甲醇以及水和乙腈混合的場合。

圖6．分壓為1大氣壓、25℃、1ml乙醇水混合物中氧的溶解度

甚至兩種水溶液混合都可能產生氣泡。其原因是鹽的濃度變化。如圖7所示，隨著鹽的濃度增加，能　氧氣量與鹽的濃度之間并非線性關系，而是呈向下彎曲的曲線關系（如圖中硫酸鉀溶液）。

圖7．1ml水溶液中氧的溶解度（25℃、分壓1大氣壓）

下期預告

流路中產生氣泡引起的問題

在下一期的司小令大講堂中，我們會討論到流動相中產生氣泡所引起的問題，敬請期待！