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氣相色譜常見問題及處理方法

發(fā)布時間:2025/08/04 點擊次數(shù):65

一、氣相色譜系統(tǒng)的基本組成是什么?
氣相色譜系統(tǒng)的基本組成有:
1.氣源:常用的有N2、H2、Air、Ar、He等高壓氣體鋼瓶,也可采用氫氣發(fā)生器、氮氣發(fā)生器、無油空氣泵;
2.氣路控制系統(tǒng):由開關(guān)閥、穩(wěn)定閥、針形(調(diào)節(jié))閥、切換閥和氣阻、壓力表、流量計等組成;
3.進(jìn)樣系統(tǒng):即汽化室,可以根據(jù)不同的分析要求,裝置不同的進(jìn)樣器內(nèi)襯。對于氣體樣品,最好采用六通閥定體積進(jìn)樣,可獲好的重復(fù)性,對液體樣品,一般采用微量注射器進(jìn)樣,對固體樣品,多用裂解器或脈沖爐配合;
4.色譜分離系統(tǒng):色譜柱是解決樣品組份分離的關(guān)鍵,有填充柱和毛細(xì)柱二大類,根據(jù)不同的分析要求來具體配置;
5.檢測器:是將樣品中的化學(xué)組份轉(zhuǎn)化為電訊號,靈敏度和穩(wěn)定性是關(guān)系到整個儀器性能的心臟部件,常用有TCD、FID、ECD、FPD、NPD;
6.色譜工作站
7.溫度控制器:有恒溫控制和程序升溫控制二種方式;
8.檢測器電路;每種類型檢測器都必須配置一個控制和測量的電路,從而實現(xiàn)非電量轉(zhuǎn)換。例如,配合高靈敏度TCD,就要配置一個熱導(dǎo)池恒流電源,對FID就需配置一個微電流發(fā)大器。

 

二、氣體為什么要凈化?
氣體純度要影響靈敏度、穩(wěn)定性。凈化工作主要是脫除水份、氧(TCD、ECD)和碳?xì)浠衔铮細(xì)浠衔飳⒂绊懟€穩(wěn)定性。對于高純氣體分析,要求載氣純度要比被測氣體純度高一個數(shù)量級才能正常工作,否則要出倒峰,例如分析高純Ar(O2≤2PPm,N2≤
5PPm),就要求高純Ar載氣中O2、N2都要小于1 PPm才行。應(yīng)用ECD時,載氣中內(nèi)的H2O和O2將嚴(yán)重影響靈敏度。

 

三、對進(jìn)樣的五點基本要求是什么?
為保證定性定量精度,進(jìn)樣的基本要求是:
1.快速:是指取樣要快,取樣后送進(jìn)儀器要快,樣品應(yīng)進(jìn)入汽化室中載氣流速的區(qū)域;
2.重復(fù):是指取樣要重復(fù)、送入儀器的操作也要重復(fù),對氣體樣品,要控制住氣體樣品的流量和壓力恒定,以便保證進(jìn)樣和進(jìn)被測氣體的進(jìn)樣量一致性;
3.進(jìn)樣器溫度要正確設(shè)置;對液體樣品,進(jìn)樣汽化溫度要設(shè)置正確,要高于試樣的平均沸點,溫度太低會造成高沸點組份汽化不完
全,溫度太高,可能會引起某些組份的分解;
4.進(jìn)樣死體積要盡量小;指汽化室到色譜柱的連接氣路體積要盡可能小,氣體進(jìn)樣閥到色譜柱的連接管盡量短,從而減少死體積對峰變寬的影響;
5.對不同柱型要配置不同的進(jìn)樣器結(jié)構(gòu),以便獲得理想的柱效和好的峰形。例如:對填充柱和細(xì)口徑毛細(xì)柱分流進(jìn)樣,襯管內(nèi)徑要適當(dāng)大些,而對大口徑毛細(xì)柱柱頭進(jìn)樣,襯管內(nèi)徑要適當(dāng)小些(中間有窄小收口)。

 

四、填充柱的基本要素是什么?
對一個具體的被測樣品,就必需應(yīng)用一根適用的色譜柱,要考慮到組份的全部分離,也要考慮分析速度和檢測器靈敏度。分離、速度、靈敏度是與填充柱的基本要素有關(guān):
1.柱長:柱子越長,分離越好,但分析周期會很長,檢測靈敏度也會降低;
2.柱內(nèi)徑:柱的內(nèi)徑越細(xì),分離越好,但制備會困難,柱容量也會減少,造成高含量組份定量偏低;
3.固定液:根據(jù)具體樣品來選擇,“相似性原理”是選擇固定液的基本原則,特殊的、復(fù)雜的樣品也可采用混合型固定液。例如,分離二甲苯,采用DNP+有機(jī)皂土;分離白酒,常用DNP+吐溫;
4.擔(dān)體:擔(dān)體目數(shù)大,顆粒細(xì)小,分離效果好,但柱壓會太高,造成進(jìn)樣壓力波動大,對有極性較強的組份,就必須應(yīng)用硅烷化處理的擔(dān)體,以利減小峰形拖尾;
5.固定液與擔(dān)體的配比:固定液配比越高,分離越好,柱容量也會提高,但分析周期會加長,基流會增加,從而增加噪音和基線漂流,柱子老化時間要很長。

 

五、氣相色譜柱的安裝
色譜柱的正確安裝才能保證發(fā)揮其最佳的性能和延長使用壽命。 正確的安裝請參考以下步驟:
步驟1. 檢查氣體過濾器、載氣、進(jìn)樣墊和襯管等檢查氣體過濾器和進(jìn)樣墊,保證輔助氣和檢測器的用氣暢通有效。如果以前做過較臟樣品或活性較高的化合物,需要將進(jìn)樣口的襯管清洗或更換。
步驟2. 將螺母和密封墊裝在色譜柱上,并將色譜柱兩端要小心切平 。
步驟3. 將色譜柱連接于進(jìn)樣口上色譜柱在進(jìn)樣口中插入深度根據(jù)所使用的GC儀器不同而定。正合適的插入能最大可能地保證試驗
結(jié)果的重現(xiàn)性。通常來說,色譜柱的入口應(yīng)保持在進(jìn)樣口的中下部,當(dāng)進(jìn)樣針穿過隔墊完全插入進(jìn)樣口后如果針尖與色譜柱入口相差1-2cm,這就是較為理想的狀態(tài)。(具體的插入程度和方法參見所使用GC的隨機(jī)手冊)避免用力彎曲擠壓毛細(xì)管柱,并小心不要讓標(biāo)記牌等有鋒利邊緣的物品與毛細(xì)柱接觸摩擦,以防柱身斷裂受損。將色譜柱正確插入進(jìn)樣口后,用手把連接螺母擰上,擰緊后(用手?jǐn)Q不動了)用扳手再多擰1/4-1/2圈,保證安裝的密封程度。因為不緊密的安裝,不僅會引起裝置的泄漏,而且有可能對色譜柱造成永久損壞。
步驟4. 接通載氣當(dāng)色譜柱與進(jìn)樣口接好后,通載氣, 調(diào)節(jié)柱前壓以得到合適的載氣流速(見下表)。
柱前壓設(shè)置為
Psi 15m   25m   30m   50m   100m
0.20mm 10-15 20-30 18-30 40-60 80-120
0.25mm  8-12 13-22 15-25 28-45 55-90
0.32mm  5-10 8-15 10-20 16-30  32-60
0.53mm   1-2  2-3   2-4   4-8  6-14
(以上僅為建議的起始設(shè)置,具體數(shù)值要依據(jù)實際的載氣流速。)將色譜柱的出口端插入裝有己烷的樣品瓶中,正常情況下,我們可以看見瓶中穩(wěn)定持續(xù)的氣泡。如果沒有氣泡,就要重新檢查一下載氣裝置和流量控制器等是否正確設(shè)置,并檢查一下整個氣路有無泄漏。等所有問題解決后,將色譜柱出口從瓶中取出,保證柱端口無溶劑殘留,再進(jìn)行下一步的安裝。
步驟5. 將色譜柱連接于檢測器上其安裝和所需注意的事項與色譜柱與進(jìn)樣口連接大致相同。如果在應(yīng)用中系統(tǒng)所使用的是ECD或NPD等,那么在老化色譜柱時,應(yīng)該將柱子與檢測器斷開,這樣檢測器可能會更快達(dá)到穩(wěn)定。
步驟6. 確定載氣流量,再對色譜柱的安裝進(jìn)行檢查注意:如果不通入載氣就對色譜柱進(jìn)行加熱,會快速且永久性的損壞色譜柱。

步驟7. 色譜柱的老化色譜柱安裝和系統(tǒng)檢漏工作完成后,就可以對色譜柱進(jìn)行老化了。對色譜柱升至一恒定溫度,通常為其溫度上限。特殊情況下,可加熱至高于最高使用溫度10-20℃左右,但是一定不能超過色譜柱的溫度上限,那樣極易損壞色譜柱。當(dāng)?shù)竭_(dá)老化溫度后,記錄并觀察基線。初始階段基線應(yīng)持續(xù)上升,在到達(dá)老化溫度后5-10分鐘開始下降,并且會持續(xù)30-90分鐘。當(dāng)?shù)竭_(dá)一個固定的值后就會穩(wěn)定下來。如果在2-3小時后基線仍無法穩(wěn)定或在15-20分鐘后仍無明顯的下降趨勢,那么有可能系統(tǒng)裝置有泄漏
或者污染。遇到這樣的情況,應(yīng)立即將柱溫降到40℃以下,盡快的檢查系統(tǒng)并解決相關(guān)的問題。如果還是繼續(xù)的老化,不僅對色譜柱有損壞而且始終得不到正常穩(wěn)定的基線。一般來說,涂有極性固定相和較厚涂層的色譜柱老化時間長,而弱極性固定相和較薄涂層的色譜柱所需時間較短。而PLOT色譜柱的老化方法有各不相同。PLOT柱的老化驟:HLZ Pora 系列 250℃, 8小時以上
Molesieve(分子篩) 300℃ 12小時Alumina(氧化鋁) 200℃ 8小時以上由于水在氧化鋁和分子篩PLOT柱中的不可逆吸附,使得這兩種色譜柱容易發(fā)生保留行為漂移。當(dāng)柱子分離過含有高水分樣品后,需要將色譜柱重新老化,以除去固定相中吸附的水分。
步驟8. 設(shè)置確認(rèn)載氣流速對于毛細(xì)管色譜柱,載氣的種類首選高純度氮氣或氫氣。載氣的純度最好大于99.995%,而其中的含氧量越少越好。如果您使用的是毛細(xì)管色譜柱,那么依照載氣的平均線速度(cm/sec),而不是利用載氣流量(ml/min)來對載氣做出評價。因為柱效的計算采用的是載氣的平均線速度。推薦平均線速度值:氮氣:10-12cm/sec 氫氣:20-25cm/sec載氣雜質(zhì)過濾器在載氣的管線中加入氣體過濾裝置不僅可以延長色譜柱壽命,而且很大程度的降低了背景噪音。
建議最好安裝一個高容量脫氧管和一個載氣凈化器。使用ECD系統(tǒng)時,最好能在其輔助氣路中也安裝一個脫氧管。
步驟9. 柱流失檢測在色譜柱老化過程結(jié)束后,利用程序升溫作一次空白試驗(不進(jìn)樣)。一般是以10℃/min從50℃升至最高使用溫度,達(dá)到最高使用溫度后保持10min。這樣我們就會的到一張流失圖。
這些數(shù)值可能對今后作對比試驗和實驗問題的解決有幫助。在空白試驗的色譜圖中,不應(yīng)該有色譜峰出現(xiàn)。如果出現(xiàn)了色譜峰,通常可能是從進(jìn)樣口帶來的污染物。如果在正常的使用狀態(tài)下,色譜柱的性能開始下降,基線的信號值會增高。另外,如果在很低的溫度下,基線信號值明顯的大于初始值,那么有可能是色譜柱和 GC系統(tǒng)有污染。其他:色譜柱的保存用進(jìn)樣墊將色譜柱的兩端封住,并放回原包裝。在安裝時要將色譜柱的兩端截去一部分,保證沒有進(jìn)樣墊的碎屑?xì)埩粲谥小?br />注意:當(dāng)空氣中氫氣的含量在4-10%時,就有爆炸的危險。所以一定要保證實驗室有良好的通風(fēng)系統(tǒng)。

 

六、穩(wěn)壓閥的作用及保證穩(wěn)壓效果的條件是什么?
為了獲得定性定量的正確結(jié)果,穩(wěn)壓閥輸入壓力起碼大于輸出壓力0.05MPa,否則起不到良好的穩(wěn)壓效果,因此,氣體鋼瓶或氣體發(fā)
生器輸出的氣體應(yīng)足夠高才行,例如:載氣輸入儀器的壓力必須大于柱前壓0.05 MPa。

 

七、怎么樣老化色譜柱?
新填充的色譜柱不能馬上使用還需要進(jìn)行老化處理。
老化的目的有兩個:
一.是為了徹底除去填充物中的殘余溶劑,和某些揮發(fā)性雜質(zhì)。
二.是促進(jìn)固定液均勻的、牢固分布在單體的表面上。
老化的方法:
----把柱子與汽化室連接,與檢測器一端要斷開,以氮氣為載氣,流速是正常的一半即可,溫度選擇固定液的最高使用溫度,老化時間大約20小時,老化完成后將儀器溫度降至近室溫關(guān)閉色譜儀,
待儀器溫度恢復(fù)室溫再將色譜柱連接到檢測器上(老化時接汽化室的一端最好接在檢測器上),開機(jī),在使用溫度下看基線是否平
穩(wěn),如果平穩(wěn)色譜柱就算老化好了,否則要繼續(xù)老化。

 

八、常用氣相色譜擔(dān)體(載體)及吸附劑
品 名 規(guī)格/100克 品 名 規(guī)格/100克
6201紅色擔(dān)體系列 60/80/100目 401有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
101白色擔(dān)體系列 60/80/100目 402有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
102白色擔(dān)體系列 60/80/100目 403有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
103白色擔(dān)體系列 60/80/100目 404有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
104白色擔(dān)體系列 60/80/100目 405有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
201紅色擔(dān)體系列 60/80/100目 406有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
202紅色擔(dān)體系列 60/80/100目 407有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
301紅色擔(dān)體系列 60/80/100目 408有機(jī)擔(dān)體 60/80/100目
302紅色擔(dān)體系列 60/80/100目 GDX系列(高分子微球) 60/80/100目
401白色擔(dān)體 60/80/100目 TDX系列(碳分子篩) 60/80/100目

 

九、如何正確操作氫焰檢測器?
1.開機(jī)是先通載氣和空氣,讓載氣先沖洗進(jìn)樣器、色譜柱、檢測
器;
2.接通并設(shè)置好各部分的溫度控制;
3.開通微電流放大器,設(shè)置好放大器輸入高阻檔(增益檔),一般置于109Ω檔,走放大器基線;
4.待檢測器溫度高于100℃時才能通氫氣點火,點火是氫氣可通得流量大一些,易于點火,點著火后就將氫氣流量降到合適的位置
(滿足最佳N2/H2比);
5.應(yīng)用基流調(diào)節(jié)電位器將記錄儀表的記錄筆調(diào)到適當(dāng)?shù)奈恢茫呋€;
6.待基線穩(wěn)定后即可進(jìn)行進(jìn)樣分析;
7.停機(jī)時,必須先將氫氣關(guān)閉讓檢測器熄火;
8.然后關(guān)掉溫控和放大器,待柱溫降到低于70—80℃時最后才關(guān)掉載氣和空氣。通H2點火操作應(yīng)在FID 溫度超過100℃時進(jìn)行,關(guān)機(jī)時應(yīng)先熄火,這一操作原則是為了避免造成檢測器積水而導(dǎo)致放大器輸入級絕緣下降,引起噪音增大。

 

十、影響FID靈敏度的因素是什么?
影響FID靈敏度的因素有:
1.噴咀孔徑大小:孔徑小靈敏度高,但限制了進(jìn)樣差;
2.收集極與極化極間的位置:極間距離大、靈敏度小,極間距離
小、靈敏度高;
3.極化極與噴咀口的相互位置:噴咀口高于極化極圈,靈敏度大大下降,噴咀口低于極化極圈,則會引起噪音增大;
4.N2/H2流量比:將明顯影響靈敏度,各生產(chǎn)廠家的結(jié)構(gòu)設(shè)計不同,N2/H2比最佳值也不同,可用實驗來確定,一般情況下,N2流量比H2流量大些,一般N2:H2是1:1.5或1:1為宜。噴咀孔徑為φ0.4的,流量可再20—30ml/min,噴咀孔徑為φ0.6以上的,流量可在40—50 ml/min左右為佳。毛細(xì)管色譜的柱尾吹氣的作用,除了減少組份的柱后擴(kuò)散效應(yīng)外,另一個主要作用是保證最佳N2/H2比,用以保證最佳靈敏度;
5.空氣流量小于200ml/min范圍內(nèi),流量大小對靈敏度有影響,一般大于250ml/min條件下,空氣流量對靈敏度無影響;
6.放大器輸入高阻的大小將直接影響放大器的電流放大倍數(shù),當(dāng)然影響FID靈敏度,輸入高阻大,靈敏度高,但噪音會增大;
7.放大器的輸出電路都設(shè)計內(nèi)衰電路,有1/10、1/25、1/50,各生產(chǎn)廠家不同,內(nèi)衰減比例也不同,改變或調(diào)節(jié)內(nèi)衰減,也可改變FID靈敏度。當(dāng)然,前提是要保證放大器基線穩(wěn)定。