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氣相色譜儀常見故障分析與解決方法上
氣相色譜儀常見故障分析與解決方法
氣相色譜儀由六大單元組成，任一單元出現(xiàn)問題都會反映到色譜圖上。這里介紹前三個單元。現(xiàn)代的氣相色譜儀很多都具備故障診斷功能，不同程度地給出儀器故障的判斷。盡管如此，許多的問題像是操作失誤的問題仍須靠工作人員的努力。故障和失誤可以采用逐個單元檢查排法，這里從分析人員的角度來討論儀器故障的排和分析人員操作失誤或操作不當(dāng)引起問題的排。
氣相色譜儀是利用色譜分離和檢測，對多組分的復(fù)雜混合物進(jìn)行定性和定量分析的儀器。通?？捎糜诜治鐾寥乐袩岱€(wěn)定且沸點(diǎn)不過500°C的有機(jī)物，如揮發(fā)性有機(jī)物、有機(jī)氯、有機(jī)磷、多環(huán)芳烴、酞酸酯等。
一、氣路
氣路的檢查在故障的排中往往是有果，主要是檢查：
（1）氣源是否足（一般要求氣瓶壓力須≥3MPa，以瓶底殘留物對氣路的污染）；
（2）閥件是否有堵塞、氣路是否有泄漏（采用分段憋壓試漏或用皂液試漏）；
（3）凈化器是否失效（看凈化劑的顏色及色譜基流穩(wěn)定情況）；
（4）閥件是否失效或堵塞（看壓力表及閥出口流量）；
（5）氣化室內(nèi)襯管是否有樣品殘留物及隔墊和密封圈的顆粒物（看色譜基流穩(wěn)定情況）；
（6）噴口是否堵塞（看點(diǎn)火是否正常）；
（7）對化合物的分析，氣化室的襯管和石英玻璃毛還須經(jīng)過失活處理。
二、色譜柱系統(tǒng)
色譜柱是分析的心臟部分，往往色譜圖上的許多問題都與色譜柱系統(tǒng)密切相關(guān)，為此按以下步驟檢查柱系統(tǒng)：
1.色譜柱的連接
檢查柱后是否有載氣；柱子連接是否有問題；毛細(xì)管柱的柱頭是否堵塞；切割是否平整；是否有聚酰亞胺涂層伸過柱端；毛細(xì)管柱兩頭插入氣化室和檢測器的位置是否正確；柱子是否過溫運(yùn)行或未老化好；密封圈選擇是否合理。
毛細(xì)管柱在選用密封圈時須考慮；石墨墊易變形，有好的再密封性，其上限溫度是450℃；Vespe TM很堅硬，再密封性受影響，其上限溫度為350℃，VG1和VG2是由石墨和 VeseyTM組成，再密封性好，可重復(fù)使用，上限溫度為400℃。
不銹鋼填充柱在高于200℃時，可選用石墨、不銹鋼或紫銅作密封圈：在低于200℃時，可選用硅橡膠或聚四氟乙烯作密封圈。玻璃填充柱可根據(jù)使用溫度分別選用石墨、硅橡膠或聚四氟乙烯做密封圈。
2.色譜柱的柱容量
柱容量在柱分析中是很重要的影響因素。柱容量的定義:在色譜峰不發(fā)生畸變的條件下，允許注入色譜柱的單個組分的大量（以ng計）。當(dāng)注入色譜柱的單個組分的量出柱容量，則出現(xiàn)前伸峰。
柱容量與單位柱長內(nèi)所存在的固定相數(shù)量有關(guān)典型的例子是采用0.25mm內(nèi)徑、液膜厚度為0.25m的毛細(xì)管柱，分析組分濃度為1～2，進(jìn)樣1L時，其分流比就須控制在1/100，這時被分析組分的量為125～175n，若分析組分濃度高于1～2，就須減少進(jìn)樣量或增加分流比，否則就會出現(xiàn)前沿峰，其他類推。
3.載氣的線速
載氣在氣相色譜分析中的影響表現(xiàn)在載氣速度影響溶質(zhì)分子沿柱的移動速度，而且溶質(zhì)擴(kuò)散會通過載氣影響色譜峰的擴(kuò)，通常表現(xiàn)在對理論塔板高的影響上。
在維持柱效低不大于20的情況下，氫氣、氦氣、氮?dú)獾木€速分別可采用35～120cm/s、20～60cm/s、10～30cm/s，從而可以看出采用不同的載氣，可適用的線速范圍有很大的不同。相同載氣在不同管徑的氣相色譜毛細(xì)管柱上的佳線速和流量也略有不同，如He可參考表15-1進(jìn)行調(diào)節(jié)以獲取佳分離果。
內(nèi)徑/mm 0.10 0.25 0.32 0.53
線速/（cm/s） 40～50 25-35 20-35 18-27
流量/（mL/min） 0.2～0.3 0.7～1 1-1.7 2.4～3.5
表1毛細(xì)管柱佳線速和流量（He）
4.色譜柱的流失
柱流失一直是色譜工作者關(guān)心的課題，當(dāng)系統(tǒng)泄漏進(jìn)入氧氣或有樣品污染，都會導(dǎo)致色譜柱內(nèi)固定相分解，后表現(xiàn)在基線上，其現(xiàn)象與處理分別如下:①基線急上升，形成峰后呈下降趨勢，這可能是因為系統(tǒng)曾泄漏進(jìn)入氧氣，這時色譜柱需老化至基線正常。②基線急上升，伴有假峰持續(xù)出現(xiàn)，基線到達(dá)高處后成持續(xù)下降趨勢，這可能是有非揮發(fā)性樣品污染色譜柱，導(dǎo)致過量柱流失，解決的方法是先截取色譜柱柱頭0.5m，而后在高溫下老化色譜柱至基線正常。③基線急上升，一直維持在某一水平，這可能是一個未知因素未被排，須想法排。
5.溶劑樣晶的分析
許多樣品分析時會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，常見的是溶劑樣品的分析，其特例為水樣的分析。從氣相色譜的角度來看，*水不是一種理想的溶劑，主要由于以下幾方面原因：①它有很大的蒸發(fā)膨脹體積；②在許多固定相中水的潤濕性和溶解性較差；③水會影響某些檢測器的正常檢測和會對色譜柱的固定相造成化學(xué)損。
在常用的色譜溶劑中，水具有大的氣化膨脹體積。通常色譜儀的進(jìn)樣器的襯管體積200～900μL，當(dāng)進(jìn)1μL水樣時，其氣化后的蒸汽體積（大約1010μL）會膨脹溢出襯管，稱為倒灌。其將導(dǎo)致氣化的樣品返入載氣和吹掃氣路，由于載氣和吹掃氣路的溫度較氣化室低許多，樣品會凝結(jié)在這兒，在后來的分析中被氣體吹入分析系統(tǒng)形成鬼峰。解決方法可采用加襯管體積、減小進(jìn)樣體積、降進(jìn)樣器溫度、提進(jìn)樣器壓力或增加載氣流速以減少倒灌現(xiàn)象。
水進(jìn)入色譜柱，水的形態(tài)對色譜柱的固定相具有破壞性。因為水的表面能很高，而大部分毛細(xì)管柱固定相的表面能都較低，這導(dǎo)致水對固定相的濕潤性很差，不能在色譜柱壁上形成光滑的溶劑膜均勻地流過色譜柱，而形成液滴，導(dǎo)致色譜柱性能變差。由于水的這種很差的潤濕性和相對其他溶劑較高的沸點(diǎn)，通常在較低柱溫的情況下，一部分水以液體狀態(tài)流過色譜柱，使在水中具有良好溶解性的溶質(zhì)也會表現(xiàn)出譜帶展寬，在特的情況，表現(xiàn)色譜峰分裂。
在柱上進(jìn)樣時，不揮發(fā)的化合物，如水溶性的鹽類，也會被液態(tài)水帶入色譜柱，污染色譜柱和分析系統(tǒng)。
水也會引起檢測器出問題：例如水會使FID和FPD滅火；當(dāng)進(jìn)較大水樣時，為了避檢測器滅火，可以加氫氣流量以損失敏度為代價助于穩(wěn)定火焰；水也會降ECD的敏度，為避水的影響，可采用厚液膜柱，使被分析組分保留夠長時間，以保出峰時，ECD的性能可以在水流過檢測器后得以恢復(fù)。
嚴(yán)重的問題是水會引起許多固定相的降解，直接破壞色譜柱的性能。在色譜分析時，反映色譜峰分離性能下降、基流不穩(wěn)、噪聲。
所以進(jìn)水樣分析及含水量較大的樣品時小心。這在溶劑分析的情況也會出現(xiàn)。典型的是微量有機(jī)萃取物的分析，無論用二氯甲烷還是二硫化碳做溶劑，進(jìn)樣1μL時，體積膨脹大約為300L，當(dāng)進(jìn)樣插管體積小于300μL時，就很容易形成倒灌。所以無論什么樣品，其進(jìn)樣量的大小都須與進(jìn)樣器內(nèi)插管的體積相適應(yīng)，這方面多種型號的儀器都配有多種不同形式的進(jìn)樣插管以供選用；同時大量溶劑也會對固定相形成洗滌作用，直接破壞色譜柱的性能，在色譜分析時，反映出保留時間提前、色譜峰分離性能下降、基流不穩(wěn)、噪聲。所以在分析稀溶液樣品時須注意溶劑和進(jìn)樣量的選擇。
三、各系統(tǒng)的加熱控制
各系統(tǒng)加熱控制的檢查多的是屬于儀器上的問題，檢查各系統(tǒng)的加熱控制是否正常，一般可先用手感，后用測溫計測量溫度，看是否與顯示。有問題先看加熱元件和測溫元件是否正常，然后檢查溫控板。常見的是加熱元件和測溫元件出問題，可以換相應(yīng)元件。檢查溫控板是否有問題，可以采用換溫控板后重新測試的辦法，溫控板有問題一般采用換板。