火焰光度檢測(cè)器故障分析

安森萌 宋延波 劉榜城

（上海利元環(huán)保檢測(cè)技術(shù)有限公司 上海 201114）

引言

1966年Brody發(fā)明了火焰光度檢測(cè)器（FPD）[1]。火焰光度檢測(cè)器是一種高靈敏度和高選擇性的檢測(cè)器，對(duì)氮磷化合物靈敏度高，專(zhuān)一性好，專(zhuān)用于痕量氮、磷化合物的檢測(cè)。有機(jī)磷農(nóng)藥是有毒農(nóng)藥中普遍使用的，采用科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)手段檢測(cè)土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥殘留對(duì)土壤污染檢測(cè)有著重要意義[2]。實(shí)驗(yàn)中為分析土壤中的有機(jī)磷，使用的氣相色譜儀為島津GC-2010Plus，配備的檢測(cè)器為火焰光度檢測(cè)器FPD-2010Plus。

1 FPD的結(jié)構(gòu)和性能特征

島津GC-2010Plus FPD原理為：色譜柱流出物和空氣混合后進(jìn)入燃燒噴嘴，過(guò)量的氫從池四周的環(huán)形孔流出，形成一根較大的擴(kuò)散富氫焰。烴類(lèi)和硫、磷化合物在火焰中分解，并產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)出特征光。P采用526nm濾光片，P的特征光透過(guò)后進(jìn)入光電倍增管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，輸出信號(hào)到記錄儀。

2 故障綜述

2.1 故障現(xiàn)象

某次進(jìn)樣分析，同一濃度的色譜峰峰高明顯降低，連續(xù)進(jìn)樣數(shù)次均如圖1所示。

圖1 故障時(shí)分析譜圖

2.2 故障排查

從樣品至樣品進(jìn)入檢測(cè)器的過(guò)程排查，最后進(jìn)行檢測(cè)器的排查。

2.2.1 樣品的有效性

使用的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液非現(xiàn)配，可能儲(chǔ)存不當(dāng)造成物質(zhì)濃度降低，因此重新配制標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，使用新配制的標(biāo)準(zhǔn)使用溶液進(jìn)樣分析，得到的譜圖與圖1無(wú)顯著差異。

2.2.2 進(jìn)樣針

進(jìn)樣針長(zhǎng)時(shí)間未清洗，可能由于堵塞或損壞造成未完全進(jìn)樣，造成同一濃度的樣品響應(yīng)值降低，因此采用手動(dòng)進(jìn)樣方式與自動(dòng)進(jìn)樣進(jìn)行比較。取備用的10 μL進(jìn)樣針，手動(dòng)抽取1 μL新配制標(biāo)準(zhǔn)使用溶液，進(jìn)樣后分析，譜圖與圖1無(wú)顯著差異。

2.2.3 進(jìn)樣口

使用的氣相色譜儀共有3個(gè)檢測(cè)器，共用一個(gè)進(jìn)樣口，分析物質(zhì)可能對(duì)進(jìn)樣口造成污染，導(dǎo)致有機(jī)磷的分析受到干擾。因此，更換玻璃襯管、O型圈、檢查進(jìn)樣口與色譜柱的連接是否漏氣后，使用新配制標(biāo)準(zhǔn)使用液進(jìn)樣分析，譜圖與圖1無(wú)顯著差異。

2.2.4 色譜柱

分析有機(jī)磷的色譜柱非專(zhuān)用柱，為排除色譜柱產(chǎn)生的影響，更換一根新的等效色譜柱，檢查與進(jìn)樣口和檢測(cè)器連接處的密封性后，重新進(jìn)樣，譜圖與圖1無(wú)顯著差異。

2.2.5 FPD檢測(cè)器

按照儀器說(shuō)明，將FPD檢測(cè)器的石英窗取出，發(fā)現(xiàn)石英窗潔凈透明無(wú)任何附著物；將光電倍增管遮光后，取出濾光片，觀察濾光片無(wú)任何異常；正常分析程序中，使微光透入光電倍增管，實(shí)時(shí)分析窗口中檢測(cè)器信號(hào)值陡增，表明光電倍增管未損壞。

2.2.6 O2/H2

氫氣鋼瓶在運(yùn)輸和使用上，安全性差，且氫氣發(fā)生器實(shí)用性和安全性較好[3]，實(shí)驗(yàn)室供給該儀器的氫氣是由氫氣發(fā)生器產(chǎn)生，若產(chǎn)生的氫氣純度未達(dá)到要求，雖空氣與氫氣比例設(shè)置正確，實(shí)際卻達(dá)不到儀器分析的要求。因此使用高純氫氣代替氫氣發(fā)生器，其他條件不變，使用新配制標(biāo)準(zhǔn)使用液進(jìn)樣分析，譜圖與圖1無(wú)顯著差異。

使用的空氣為高純空氣，純度符合檢測(cè)器要求。

空氣和氫氣純度均符合要求后，問(wèn)題仍然存在。排查影響兩者比例的零部件，發(fā)現(xiàn)空氣阻尼管中的毛細(xì)玻璃管斷開(kāi)。更換新的空氣阻尼管后，使用新配制標(biāo)準(zhǔn)使用液進(jìn)樣分析，譜圖中各物質(zhì)峰的響應(yīng)值明顯增大。

2.3 原因分析

火焰的富氫性質(zhì)是影響FPD靈敏度最關(guān)鍵的因素，也是平常所說(shuō)的O2/H2比。它決定火焰的性質(zhì)和溫度，從而影響其靈敏度。最佳O2/H2隨FPD的結(jié)構(gòu)不同而不同，使用的該儀器有推薦比例，但空氣阻尼管損壞后，空氣的流量無(wú)法精確控制，導(dǎo)致O2/H2不能達(dá)到檢測(cè)器要求，F(xiàn)PD檢測(cè)器靈敏度降低，無(wú)法進(jìn)行正常分析。

結(jié)語(yǔ)

為避免上述故障的發(fā)生，應(yīng)將空氣阻尼管固定好，減少震動(dòng)，避免阻尼管的損壞。此次故障原因有一定的特殊性，為出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題提供了新的解決思路，出現(xiàn)FPD檢測(cè)器響應(yīng)突然下降時(shí)可參照本文方法進(jìn)行排查。

[1]吳烈鈞.氣相色譜檢測(cè)方法 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.1.

[2]何娟,趙利,張宗祥,丁金美.氣相色譜-火焰光度法測(cè)定土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù),2016,28,(2)：52-54.

[3]黃誠(chéng).有機(jī)磷農(nóng)殘檢測(cè)的毛細(xì)管GC-FPD參數(shù)優(yōu)化的探討[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2008,18(9)：1788-1789.