四种措施可以改善LC-MS的水质

2020.2.21

LC-MS等高度敏感的分析方法通常具有很高的信息价值，但有时很容易受到干扰。成功分析的基本前提条件 - 但往往太少考虑 - 也是高质量的超纯水。

高品质的超纯水为成功的分析装置(U)HPLC-MS([超]高效液相色谱 - 质谱)的先决条件 - 或LC-MS，因为该方法通常被称为。然而，尽管许多用户故意选择高质量的盐和有机溶剂来制造流动相，但他们在选择最高纯度的水时并不一样。

本文涵盖LC-MS分析中超纯水处理的各个方面，包括质量和处理。基于协同处理技术与特定应用的最终过滤相结合，提出了优化水处理解决方案。最后，讨论维护水处理系统的重要性。

1 从最优质的水开始

天然水含有几个主要类别的杂质，如无机离子，有机分子，颗粒和胶体，以及细菌及其降解产物。由于这些污染物也存在于自来水中，因此在用于LC-MS等高度敏感的分析方法之前，必须仔细制备水，以避免影响分析。

实验室水处理系统制造商根据水中污染物的含量将实验室水质定义为1型，2型或3型。表1列出了默克密理博水处理系统提供的不同水质指标。1型是最纯净的水，被称为“超纯水”或“毫升水”。类型2是“纯净水”或“elix水”。3型是最低质量的实验室用水。

表1：上表显示了1型和2型水的各种默克密理博规格

为了避免(U)HPLC和LC-MS干扰待测分析物并保持(U)HPLC系统处于良好操作状态，通常使用1型超纯水有以下几个原因。水通常用于分析标准品和空白溶液的生产，样品制备和流动相的一部分。由于混合物通常含有高比例的水，与相应混合物中的其他组分相比，水污染的贡献相对较高。洗涤和冲洗容器也经常需要水。在LC-MS应用中，这种水也应该是超纯水，以避免污染物进入未受污染的样品。

表2列出了天然水和自来水中不同类别的污染物及其对分析和仪器的影响。污染会严重影响分析，并通过故障排除和重复分析导致难以分析数据，得出错误的结论和浪费时间。

表2：水污染对LC-MS的影响

为了充分控制污染物，用于LC-MS工作的水处理系统必须具备强化的水质监测能力。为了获得有关离子和有机污染物的信息，系统应该能够监测两个参数：电阻和TOC(总有机碳含量)。

高精度电阻率池提供有关从水处理系统中取水的离子含量的信息。这些信息对分析离子或金属的科学家特别有用。电阻为18.2MΩ·cm意味着超纯水的离子含量不显着(总离子浓度<1 ppb)。

图1：高TOC含量：用于制备空白的水中的外来峰，干扰和噪音基线。

离子含量在质谱分析中尤为重要。离子可以与某些有机分子形成加合物，并可能使MS数据分析变得相当复杂。另外，离子的存在会导致离子抑制并降低信号强度。

TOC监测仪测量总体有机物纯度，并以ppb(十亿分率)表示有机污染程度。传统上，低TOC含量是通过紫外线光氧化作用实现的，其将超纯水中的TOC含量降低至低于5ppb。图1中的色谱图显示超纯水中的TOC含量高，产生了外来峰，对待测分析物产生了干扰，基线噪音也很大。TOC含量高时，分析物干扰发生或尝试失败的概率较高。当然，这会通过故障排除和/或重复分析导致时间的浪费。

图2：来自制造商B（右侧）的LC-MS纯水与新鲜生成的Milli-Q水（底部）储存4周的纯度比较

监测阻力和TOC含量提供了重要的信息，使水处理系统的用户能够始终控制水的纯度，以便任何测试问题肯定不归因于水。

2 - 用超纯水小心处理

成功LC-MS分析的最佳第一步是只使用最高质量的水。但是，超纯水是一种优秀的溶剂。从水处理系统中取出后，超纯水很快被各种来源污染，包括实验室环境和储存的任何容器。如果水处理系统运行不正常，水质也可能下降。这个方面在第4节中分开讨论。

如果可能的话，超纯水也不应该被储存。理想情况下，应立即在LC-MS分析之前将水从水处理系统中除去。但是，这在日常生活中并不总是可行的。如果超纯水需要短时间储存，则需要考虑几个因素。首先，最重要的是为应用程序选择最优质的容器。超纯水不仅可以吸收实验室环境中的污染物，而且还可以从容器中吸收离子和有机物质。玻璃容器释放在其中储存的超纯水在一定时间后吸收的离子。对于LC-MS用户，如果离子形成加合物，离子污染可能会产生问题。

图3：该图显示了储存在棕色玻璃瓶或聚丙烯瓶中的两个milli-Q水样品的质谱（顶部）和相同样品（底部）的TIC。

玻璃容器也可以将有机物质释放到水中，但数量比塑料容器(如聚乙烯罐)少，可以释放增塑剂(见图3)。如果需要为LC-MS储存超纯水，应该在玻璃瓶(最好是硼硅酸盐玻璃)中进行，而不是在塑料容器中尽可能短。LC-MS用户还应确保与水接触的任何容器(包括盖子)都经过彻底清洁，然后在使用前用超纯水冲洗数次以除去任何污染物或清洁剂。

3 - 结合多种技术

没有单一的水处理技术可以完全去除所有类别的水污染物。因此，为了去除杂质并控制水的纯度，应该选择结合了多种技术的水处理系统。

LC-MS用户选择水处理系统时，应注意不仅要协调技术，还包括附加条件，比如他们分析的灵敏度，监测要求和系统的尺寸 - 无论是在尺寸和从几升的水需求方面高达每天数千升。

图4：产生适用于LC-MS应用的超纯水的水处理链的流程图。

图4显示了推荐用于(U)HPLC和LC-MS分析的水处理技术的组合。水处理链从预处理包装开始，接着是反渗透膜。这两种技术将有机物含量从1000 ppb降至50 ppb至100 ppb，并生成3型水，从而去除> 95%的所有离子。

在反渗透之后，在Elix模块中电去离子之后进一步减少离子含量并用杀菌UV灯照射以防止细菌生长。所得到的2型水具有低的TOC含量和5MΩ·cm以上的电阻。但是，这些水必须进一步处理以达到(U)HPLC分析的足够质量。在最后的制备步骤与离子交换树脂，合成活性炭和UV光氧化这最后阶段被执行，以产生超纯水18.2的MQ的电阻率∙厘米和小于5ppb的TOC一个内容。

最后，可以在采样点安装最后的过滤器，这样可以在即将提取和使用水之前增加进一步的处理步骤，并防止空气污染物对水处理链的后向污染。在LC-MS中，最后的处理步骤可以集中在避免超纯水中的颗粒和细菌或去除有机痕量杂质，在特殊情况下可能仍然存在于水中。在第一种情况下，使用0.22微米膜过滤器，第二种情况是使用基于C18的最终过滤器。最终过滤器的选择取决于分析的灵敏度以及系统类型和检测方法。

图5：为LC-MS产生合适的水的水处理系统; Q-pod超纯水萃取装置配备0.22μm最终过滤器。