氣相色譜儀日常使用和維護(hù)

王鴻靜 張艷霞

（開封市供水總公司 水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，河南 開封 475002）

氣相色譜（GC）是一種將混合物分離為單獨(dú)的化合物組分的分析技術(shù)。實(shí)際工作中要分析的樣品往往是復(fù)雜集體中的多組分混合物，對(duì)含有未知組分的樣品，首先必須將其分離，然后才能對(duì)有關(guān)組分進(jìn)行進(jìn)一步的分析?；旌衔锓蛛x是基于組分的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，GC主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離。待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體（即載氣，一般為氮?dú)猓肷V柱，柱內(nèi)含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分的沸點(diǎn)、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動(dòng)相和固定性之間形成分配或吸附平衡。流動(dòng)相攜帶化合物通過固定相，由于樣品中不同的成分在固定相移動(dòng)的速度不同，因此這些成分發(fā)生了分離。但由于載氣是流動(dòng)的，這種平衡實(shí)際上很難建立起來，也正是由于載氣的流動(dòng)，使樣品組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附、解附，結(jié)果在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進(jìn)入檢測(cè)器，檢測(cè)器能夠?qū)悠方M分的存在與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而電信號(hào)的大小與被測(cè)組分的量或濃度成正比，當(dāng)將這些信號(hào)放大并記錄下來時(shí)，包含了色譜的全部原始信息。在沒有組分流出時(shí)，色譜圖的記錄是檢測(cè)器的本底信號(hào)，即色譜圖的基線。

1 載氣系統(tǒng)

GC的第1個(gè)主要組成部分是載氣。載氣的作用是傳輸樣品通過整個(gè)系統(tǒng)。所用的載氣通常由高壓氣瓶經(jīng)減壓提供 （壓力應(yīng)為0.5MPa），根據(jù)應(yīng)用要求及所使用的檢測(cè)器種類而選擇氣體。使用的氣體不能和樣品發(fā)生反應(yīng)，因此應(yīng)使用惰性氣體。氣體的純度是一項(xiàng)重要因素，可避免背景影響因素。載氣經(jīng)穩(wěn)壓后流至進(jìn)樣口，再流經(jīng)色譜柱，出柱后流經(jīng)檢測(cè)器，最后排入空氣。

2 進(jìn)樣系統(tǒng)

包括進(jìn)樣器、進(jìn)樣口、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸汽）

2.1 進(jìn)樣器

進(jìn)樣器的針頭直接影響進(jìn)樣口隔墊的壽命，例如針頭有毛刺、尖銳邊緣、粗糙表面或針頭鈍。

2.1.1 液體樣品使用自動(dòng)進(jìn)樣器，用針尖鋒利的微量進(jìn)樣針，將1微升樣品刺入進(jìn)樣口隔墊，經(jīng)汽化室汽化后，進(jìn)入色譜柱。

2.1.2 氣體樣品的進(jìn)樣同樣采用微量進(jìn)樣針由進(jìn)樣口注入汽化室進(jìn)入色譜柱。

2.2 進(jìn)樣口

進(jìn)樣口的目的是將樣品引入到載氣流中，使樣品以一種可重復(fù)再現(xiàn)的方式進(jìn)入到色譜柱中，樣品應(yīng)具有代表性，不應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。最常用的是分流/不分流進(jìn)樣口。

進(jìn)樣口溫度過高，樣品會(huì)發(fā)生分解；若過低，較重的成分將不汽化而留在進(jìn)樣口。未汽化的物質(zhì)會(huì)積累在進(jìn)樣口，造成阻塞影響分流比，污染進(jìn)樣口。泄露也是進(jìn)樣口常見的問題，進(jìn)樣口泄露，對(duì)色譜信號(hào)會(huì)產(chǎn)生影響，如保留時(shí)間漂移、響應(yīng)值降低、柱前壓降低或檢測(cè)器信號(hào)噪聲加大。

進(jìn)樣口隔墊一般為硅橡膠材料制成，有不同的使用溫度上限（400度）。低溫隔墊（200度以下使用）較軟，密封性好，與高溫隔墊相比，耐穿刺性好（進(jìn)樣次數(shù)多），如果使用溫度高于推薦溫度可能發(fā)生泄漏或分解，其中不可避免地含有一些殘留溶劑或低分子齊聚物，經(jīng)由汽化室高溫的影響，這將導(dǎo)致樣品損失，柱前壓降低，降低色譜柱載氣流速，縮短柱壽命并導(dǎo)致“鬼峰”（即不是樣品本身的峰）的出現(xiàn)，保留時(shí)間漂移、響應(yīng)值降低、檢測(cè)器信號(hào)噪聲加大、峰面積重現(xiàn)性差而影響分析。日常工作中，為避免鬼峰的發(fā)生，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在推薦溫度范圍內(nèi)使用；定期更換，自動(dòng)進(jìn)樣300次左右；安裝隔墊螺母用手?jǐn)Q緊。

2.3 汽化室

汽化室有電熱金屬塊構(gòu)成，上面具有硅橡膠墊封閉的進(jìn)樣口，其作用是將液體樣品或溶液樣品瞬間汽化為蒸汽。

3 色譜柱

實(shí)現(xiàn)樣品組分的分離。色譜柱是氣相色譜儀的核心部件，GC中通常使用由熔融石英制成的毛細(xì)管柱，內(nèi)徑是0.05到0.75mm，長達(dá)150m。GC色譜柱可進(jìn)行痕量分析，包括酸堿和其它活性化合物的分析，對(duì)流失、靈敏度和柱效的最嚴(yán)格要求。

柱流失會(huì)降低質(zhì)譜圖的一致性，縮短正常運(yùn)行時(shí)間和色譜柱的壽命。色譜柱的活性會(huì)造成嚴(yán)重的峰拖尾，以及活性化合物的損失或降解，導(dǎo)致定量結(jié)果不準(zhǔn)確。實(shí)際工作中色譜柱直徑越小，效率越高，可加快分析速度；在不影響分離的情況下盡量用可能最短的柱子以減少分析的運(yùn)行時(shí)間，減小進(jìn)樣量，使用程序升溫改善后流出組分峰形，來提高柱效。

氧氣是色譜柱的天敵，當(dāng)柱溫增加時(shí)，氧氣會(huì)嚴(yán)重破壞固定相。載氣流路泄露很容易使氧氣進(jìn)入色譜柱。這會(huì)導(dǎo)致色譜柱過早的流失，活性化合物的峰拖尾，柱效及分離度下降。

4 檢測(cè)器

對(duì)流出柱的樣品組分進(jìn)行識(shí)別和響應(yīng)。如果說色譜柱是色譜分離的心臟，那么，檢測(cè)器就是色譜儀的眼睛。無論色譜分離的效果多么好，若沒有好的檢測(cè)器就會(huì)“看”不出分離效果。因此，高靈敏度、高選擇性的檢測(cè)器一直是色譜儀發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。我們使用的氣相色譜儀是電子捕獲檢測(cè)器（ECD）和氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）

4.1 電子捕獲檢測(cè)器（ECD）

ECD操作時(shí)應(yīng)注意：尾吹氣不能采用氫氣，一定要使用氮?dú)?；微量的氧氣?huì)影響基線穩(wěn)定性；將檢測(cè)器出口接到室外；如果檢測(cè)器污染，不能自行拆開清洗，有放射源；在不使用ECD時(shí)用堵頭將進(jìn)口堵上，出口的軟管對(duì)折，用夾子夾住。隨著ECD使用時(shí)間的增長，儀器的基線噪聲或輸出值會(huì)逐漸升高，如果確定這些問題不是由GC系統(tǒng)漏氣造成的，那么檢測(cè)器內(nèi)可能存在由柱流出物帶入的污染物。

4.2 氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)

FID是一個(gè)破壞性、質(zhì)量型檢測(cè)器?；鹧嬷猩纱罅刻颊x子，被收集后形成檢測(cè)器信號(hào)。當(dāng)空氣和氫氣比例（10：1）不合適、氫氣純度不夠、溫度設(shè)置不正確（低于150度）、點(diǎn)火補(bǔ)償值設(shè)置不正確等會(huì)出現(xiàn)FID點(diǎn)火故障。

5 數(shù)據(jù)系統(tǒng)

將檢測(cè)器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為色譜圖，并進(jìn)行定性、定量分析。每個(gè)工作站都是一套自己的集儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析。建立或編輯一個(gè)新方法，設(shè)置方法參數(shù)，每個(gè)數(shù)據(jù)文件中包含兩個(gè)用于創(chuàng)建運(yùn)行的方法。分析方法的備份在方法的采集部分完成后直接保存，數(shù)據(jù)分析的方法的備份在數(shù)據(jù)處理部分完成后被保存。

6 常見故障與日常維護(hù)

氣相色譜儀對(duì)環(huán)境溫度要求不高，但濕度太高會(huì)使響應(yīng)值下降，影響監(jiān)測(cè)效果。流量和溫度設(shè)置值改變，色譜柱和氣體被污染及隔墊處泄露都會(huì)造成基線波動(dòng)和漂移。在分析過程中可以通過運(yùn)行柱補(bǔ)償來修正基線的漂移。色譜柱被污染，應(yīng)通過對(duì)色譜柱的徹底老化來將這種效應(yīng)降到最小。隔墊處泄露應(yīng)及時(shí)更換隔墊，不及時(shí)更換會(huì)發(fā)生系統(tǒng)漏氣、出現(xiàn)鬼峰等現(xiàn)象，并使用直徑更小的進(jìn)樣針。

7 結(jié)束語

氣相色譜儀的正確使用和維護(hù)并不限于以上所寫的這些內(nèi)容，由于不同的系統(tǒng)和樣品因素，維護(hù)的頻度和類型很可能是不同的，這就需要技術(shù)人員在平時(shí)工作中注意積累經(jīng)驗(yàn)來共同探討。