檢定氣相色譜儀應(yīng)注意的問題

黃佩華 / 上海市浦東新區(qū)計量質(zhì)量檢測所

0 引言

氣相色譜技術(shù)發(fā)展迅猛，可以作為分離手段來進行物質(zhì)的純化制備，同時也能高效、快速、靈敏、準(zhǔn)確地對被分析物質(zhì)某組分作定量測定。氣相色譜儀是氣相色譜技術(shù)中應(yīng)用的一種分析儀器，被石油化工、生物制藥、環(huán)境監(jiān)測、食品檢測等領(lǐng)域廣泛使用[1]。而儀器性能的好壞，直接影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，因而必須依據(jù)氣相色譜儀檢定規(guī)程（JJG700-1999）要求，對其進行計量檢定。市場上氣相色譜儀型號繁多，儀器配置及準(zhǔn)確度要求也越來越高，操作軟件的界面不盡相同，這對儀器的檢定工作提出了新要求。筆者結(jié)合實際檢定工作，列出檢定過程中比較容易出現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)的解決方法。

1 檢定中容易出現(xiàn)的問題

根據(jù)JJG700-1999規(guī)程要求，對于使用中和修理后大部分儀器的主要檢定項目有柱箱溫度穩(wěn)定性、程序升溫重復(fù)性、基線噪聲、基線漂移、靈敏度（TCD檢測器）、檢測限、定量重復(fù)性、定性重復(fù)性等內(nèi)容[2]。

在檢定過程中，因市場上儀器型號繁多、檢測器種類及數(shù)據(jù)處理操作軟件不同、被測組分不同等因素而給檢定工作帶來了一定困難，主要會出現(xiàn)以下問題。

1）基線不穩(wěn)定，噪聲、漂移太大。

2）標(biāo)樣進樣后不出色譜峰。其中，可能會出現(xiàn)檢測信號沒有變化，只有基線存在，任何峰都沒有出現(xiàn)；另一種就是只有溶劑峰，而標(biāo)物目標(biāo)峰未出現(xiàn)。

3）色譜峰峰形不正常。圖譜中峰形可能會出現(xiàn)峰前延、峰拖尾、峰值偏低等問題。

4）FID檢測器點火困難。

2 原因分析

尋找問題原因的基礎(chǔ)是充分掌握氣相色譜儀各部分的組成、作用及工作原理。氣相色譜儀通常由氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、色譜柱、電氣系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、記錄器或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。

氣相色譜儀工作原理是利用試樣中各組分，在色譜柱中的氣相和固定相間的分配及吸附系數(shù)不同，由載氣把氣體試樣或汽化后的試樣帶入色譜柱中進行分離，并通過檢測器進行檢測的儀器。在排查問題產(chǎn)生原因的過程中特別要注意，不要輕易拆卸和更換元件，以免擴大或轉(zhuǎn)移問題范圍。要結(jié)合工作原理進行檢查，再結(jié)合經(jīng)驗，從最易解決的方案入手，逐個排除，解決問題，以保證檢定結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

2.1 基線不穩(wěn)定

主要原因：（1）載氣總壓力小于0.2 MPa；（2）載氣純度不夠，氣相色譜儀對所用的載氣純度要求很高，一般都要求99.99%以上。如果載氣純度不夠，則會引起基線噪聲變大，基線會向上不斷漂移，最終導(dǎo)致檢測工作無法正常展開；（3）可能進樣墊老化損壞，導(dǎo)致漏氣；（4）檢測器污染或者色譜柱有問題；（5）噴嘴或收集極污染。

面對老齡化問題，國家提出了構(gòu)建“以居家為基礎(chǔ)、社區(qū)為依托、機構(gòu)為支撐”的社會養(yǎng)老服務(wù)體系，同時發(fā)布了一系列的政策文件，希望能吸納社會閑散資金，拓寬渠道進行養(yǎng)老機構(gòu)的開發(fā)建設(shè)。

2.2 標(biāo)樣進樣后不出色譜峰

主要原因：在確定進樣針沒問題的情況下，可能是氣路堵塞，色譜柱選擇不當(dāng)，色譜柱是否接好或損壞，進樣墊老化損壞，分流比太大，色譜條件選擇不當(dāng)?shù)取?/p>

2.3 色譜峰峰形不正常

主要原因：色譜柱及色譜條件選擇問題，進樣針漏氣，進樣量太大，襯管內(nèi)殘渣堵塞等。

峰前伸有兩種可能：進樣量太大，超載所致；柱溫太低。

1）峰拖尾：色譜柱柱頭或襯管污染；色譜柱固定相過分流失，引起柱效降低；活性組分形成拖尾；進樣口襯管上的活性點可以吸附樣品組分并導(dǎo)致出現(xiàn)拖尾峰。

2）峰值偏低：進樣針漏氣；襯管或收集極有沉積物；色譜柱柱效下降等。

2.4 FID檢測器點火困難

主要原因：色譜柱與檢測器連接問題；流速太高；點火補償值可能太高或太低；噴嘴堵塞或收集極有沉積物。

3 解決方法

3.1 基線不穩(wěn)定

查找先后順序為：首先檢查氣路系統(tǒng)載氣壓力是否低于0.2 MPa，是否有漏氣的情況；然后查看進樣墊是否需要更換；接著檢查儀器使用載體的純潔度；再清洗噴嘴或收集極；最后對色譜柱進行老化或者更換。如果問題還沒解決，有可能就是檢測器原因造成基線不穩(wěn)定，應(yīng)請專業(yè)人士進行維護。

3.2 標(biāo)樣進樣后不出色譜峰

標(biāo)樣進樣后未出現(xiàn)色譜峰包括兩個方面：

1）進樣后沒出現(xiàn)任何峰：可以用皂膜流量計分段測試氣路堵塞問題。也可以采取其他方法，如TCD檢測器，首先要加橋電流，在接線處用多用電表測量一下有沒有電壓，如有電壓則電路沒有問題；然后檢查熱導(dǎo)池有沒有氣體流出，如有氣體流出則氣路沒有問題；再用手堵一下熱導(dǎo)池出口，一堵一松看一下工作站上有沒有信號，如沒有則可能是熱導(dǎo)池鎢絲斷了；檢查進樣墊，如進樣墊老化損壞，則更換。

2）進樣后只有溶劑峰，而標(biāo)物目標(biāo)峰未出現(xiàn)優(yōu)化色譜條件：檢查分流比是否滿足被測物要求。筆者檢定時曾遇到過一臺手動調(diào)節(jié)分流比的儀器，F(xiàn)ID檢測器進樣后溶劑異辛烷有峰出現(xiàn)，正十六烷總是不出峰，在排除了可能出現(xiàn)問題的原因之后，還是不出峰，最后調(diào)小分流比，正十六烷組分得以分離出峰。還有一種可能就是，檢定標(biāo)物峰和溶劑峰沒分離，此時應(yīng)降低柱溫、減少流速或者加大分流比等。

3.3 峰形與峰值改善方法

1）根據(jù)待測物質(zhì)的沸點/極性選擇合適的色譜柱；

2）優(yōu)化色譜條件：根據(jù)被分析物質(zhì)，改變色譜柱的柱溫，調(diào)節(jié)色譜柱的載氣流速，調(diào)節(jié)升溫程序，降低升溫速率，老化或更換色譜柱；

3）減小進樣量；

4）調(diào)整到合適的分流比；

5）檢查進樣襯管內(nèi)是否有進樣墊殘渣堵塞，是否有高碳積累，有則清洗、清除或更換；

6）使用超聲波清洗收集極以除去沉積物；

7）增加輔助尾吹氣，使樣品組分快速通過檢測器，組分峰變窄，并使局部濃度增大，以提高檢測的靈敏度，常用的尾吹氣流量為10 ～ 50 mL/min；

8）切去色譜柱前端0.5 m左右；

9）清洗或更換襯管，更換隔墊并清洗進樣口；

10）襯管脫活：用脫活制劑來覆蓋表面的活性點；

11）更換合適的色譜柱。

3.4 FID檢測器點火困難或火焰熄滅

首先檢查色譜柱是否與檢測器連接良好，如未連接，氫氣會流入柱箱引起爆炸，所以檢測器接頭必須始終與柱子連接；接著降低流速或壓力；然后調(diào)整點火補償值；最后檢查噴嘴是否堵塞，收集極有否沉積物。噴嘴內(nèi)因柱流失而產(chǎn)生的白色二氧化硅和黑色碳炭黑，需要定期清洗或更換。卸下FID收集極組件，取出噴嘴，檢查噴嘴是否堵塞，也可以直接用細(xì)銅絲通孔，再使用超聲波清洗收集極以除去沉積物。

4 結(jié)語

氣相色譜儀是一種精密的分析儀器，要求檢定人員掌握較高的專業(yè)技術(shù)。檢定人員在檢定氣相色譜儀時，首先要檢查氣路是否滿足檢測要求，然后根據(jù)不同的檢測器選擇合適的檢定用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，再根據(jù)標(biāo)物選擇相匹配的色譜柱。在確保色譜柱有效連接后，再依次開氣、打開儀器及色譜工作軟件，設(shè)置色譜儀的檢定條件，等基線穩(wěn)定后，開始按JJG770-1999的要求對檢定項目進行逐項檢定。

在對氣相色譜儀檢定過程中，會遇到各種各樣的問題使檢定工作難以順利完成，應(yīng)根據(jù)具體問題采取相應(yīng)的解決措施。首先判斷是氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)還是色譜柱或色譜條件等問題，再進行有針對性的逐個排查解決，保證檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

[1]傅若農(nóng)，色譜分析概論 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]全國物理化學(xué)技術(shù)委員會. JJG700-1999[S]. 北京：中國計量出版社，1999.