純化實驗中層析系統(tǒng)壓力飆升和層析柱堵的原因及解決方法

在使用ÄKTA純化儀器進行純化實驗時，常常會遇到層析系統(tǒng)壓力突然升高的“緊急狀況”。很多同學(xué)看到壓力升高第一反應(yīng)往往是“層析柱堵了”，趕緊去進行反向清洗。實際上，壓力升高≠層析柱堵塞，盲目沖柱不僅解決不了問題，還可能造成層析柱和填料的損傷。先別忙著沖柱，找到正確的原因可以更快解決問題！

一、ÄKTA設(shè)備壓力檢測系統(tǒng)
ÄKTA設(shè)備包含多個壓力傳感器，分別位于系統(tǒng)泵后，樣品泵后以及集成在柱位閥的柱前和柱后壓力傳感器。根據(jù)設(shè)備模塊選配差異，可以同時檢測或者檢測其中幾項。

1、系統(tǒng)泵后壓力傳感器：可以實時監(jiān)測系統(tǒng)泵產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力，可以通過Unicorn軟件的System pressure查看數(shù)值。所有的儀器都會檢測System pressure，25型號系統(tǒng)最大耐壓是20MPa，150型號系統(tǒng)最大耐壓是5MPa；

2、樣品泵后壓力傳感器：可以實時監(jiān)測樣品泵產(chǎn)生的系統(tǒng)壓力，可以通過Unicorn軟件的Sample pressure查看數(shù)值。配置了樣品泵的儀器可以進行檢測；

3、柱前和柱后壓力傳感器：可以實時監(jiān)測層析柱柱前和柱后壓力，并通過計算得出柱前柱后壓力差Delta C pressure (Delta Column Pressure)。分別可以通過Unicorn軟件的Pre-column pressure，Post-column pressure和Delta column pressure查看數(shù)值。配置了柱壓差模塊或者多柱位閥的儀器可以進行檢測；柱前壓代表層析柱硬件受到的壓力，而Delta壓代表層析柱中層析填料受到的壓力。

設(shè)備壓力示意圖

二、如何正確設(shè)置報警壓
當我們使用層析柱進行層析實驗時，將層析柱連接到儀器之前，需要先在系統(tǒng)中設(shè)置對應(yīng)的報警壓，保證層析柱在使用過程中受到的壓力不超過最大耐壓，以防損傷層析柱和填料；

1、查看層析柱的最大耐壓有兩種方式：
（1）可以在說明書上查看層析柱耐壓
在說明書上的column data中，可以查看層析柱的最大耐壓。Column hardware pressure limit對應(yīng)PreC pressure，Typical pressure drop over packed bed對應(yīng)DeltaC pressure。

（2）可以在Unicorn軟件中的Column Handling中查看層析柱具體參數(shù)

2、如何設(shè)置層析柱的報警壓：
（1）如果儀器可以檢測柱前壓和柱后壓，則按照層析柱的柱前壓和Delta壓分別在Unicorn軟件中設(shè)置Alarm pre Column Pressure和Alarm delta Column Pressure；
（2）如果儀器只能檢測系統(tǒng)壓力，則需要設(shè)置Alarm pre column pressure，設(shè)置方法如下：使用管道代替層析柱連接儀器和反壓閥在線的情況下，使用層析柱工作流速，測得系統(tǒng)壓（空載壓力）P1，比較層析柱的最大Delta耐壓+ P1與最大柱前壓耐壓的數(shù)值，設(shè)置較小的（更保險的）數(shù)值作為最終柱前報警壓即可；

3、如果層析柱超壓怎樣處理？
（1）檢查系統(tǒng)報警壓設(shè)置是否正確
當層析柱顯示超壓時，應(yīng)首先檢查系統(tǒng)報警壓設(shè)置是否正確。在設(shè)置柱前壓報警壓時，有時我們往往會忽略限流器產(chǎn)生的反壓。限流器，也叫做反壓閥，提供0.2MPa的反壓，防止流路中氣泡產(chǎn)生。因此，限流器在線的情況下，不連接層析柱時，Pre-column pressure會顯示為0.2MPa，因此在設(shè)置柱前報警壓時，應(yīng)設(shè)置為系統(tǒng)空載壓力（不連柱子時的系統(tǒng)壓力，通常為反壓閥的壓力0.2MPa）+層析柱最大Delta耐壓。

連接在pH閥上的限流器

（2）判斷超壓是由系統(tǒng)還是層析柱產(chǎn)生
首先需要確認在流速為0的情況下，各個壓力傳感器是否為0，如果顯示有壓力，則需先對各壓力傳感器進行校正。

壓力傳感器在流速為0下顯示正常，則需確定超壓是由系統(tǒng)還是層析柱產(chǎn)生：

先用管道代替層析柱或?qū)�層析柱bypass，如果壓力仍偏大（0.2 ± 0.05 MPa），可依次檢查：
- 在線濾器是否堵塞，使用去離子水或者NaOH超聲清洗濾膜，如有必要時可更換在線濾膜；
- 反壓閥是否超壓需要清洗；將FR-902兩端的接頭擰下，取下FR-902后直接浸泡在0.5M NaOH中，超聲20min；
- 檢查系統(tǒng)管路是否堵塞或彎折；
- 對系統(tǒng)進行清洗，使用1 M NaOH進行System Wash清洗，立即用0.5 M NaCl和去離子水將NaOH沖洗干凈并使系統(tǒng)pH保持中性。

（3）如果不連接層析柱時壓力恢復(fù)正常，則大概率是層析柱堵塞，此時應(yīng)按照說明書上CIP的步驟對層析柱進行清洗。

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