提升氣相色譜儀檢定水平的經(jīng)驗研究

田忠旺 韓學(xué)東

【摘要】氣相色譜儀作為重要的分析儀器，可為工作人員提供真實、精準(zhǔn)的檢測結(jié)果。為保證實驗數(shù)據(jù)的精確性、可靠性，需對氣相色譜儀定期進行計量檢定，以滿足JJG 700—2016《氣相色譜儀》檢定規(guī)程的要求，從而提升氣相色譜儀實驗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和可靠性。但大量實踐發(fā)現(xiàn)，氣相色譜儀檢定過程中容易出現(xiàn)很多問題。這不僅降低了氣相色譜儀的檢定水平，還影響后續(xù)實驗工作的有序開展，所以氣相色譜儀的檢定工作十分關(guān)鍵，相關(guān)單位應(yīng)高度重視。基于此，本文圍繞氣相色譜儀檢定存在的問題進行分析，對其檢定水平的提升對策進行了探討。

【關(guān)鍵詞】氣相色譜儀；檢定；基線漂移；靈敏度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.012

Experience Study on Improving the Verification Level of Gas Chromatographs

TIAN Zhongwang， HAN Xuedong

（Heze Institute of Product Inspection and Testing， Heze 274000， China）

Abstract： Gas chromatograph， as an important analytical instrument， can provide real and accurate test results for workers. In order to ensure the accuracy and reliability of experimental data， the gas chromatograph should be calibrated regularly to meet the requirements of verification regulation JJG 700—2016 Gas Chromatographs， so as to improve the accuracy and reliability of experimental data of gas chromatograph. However， a large number of practices have found that there are many problems in the verification process of gas chromatograph， which not only reduces the verification level of gas chromatograph， but also affects the orderly development of subsequent experiments. Therefore， the verification work of gas chromatograph is very critical and relevant units should attach great importance to it. Based on this， this paper analyzes the problems existing in the verification of gas chromatograph and discusses the countermeasures to improve its verification level.

Key words： gas chromatographs； verification； baseline drift； sensitivity

隨著=科技的發(fā)展，氣相色譜技術(shù)也在不斷完善和更新。作為一種重要的分離手段，氣相色譜儀不僅能實現(xiàn)物質(zhì)的純化制備，還能快速、精準(zhǔn)地定量測定物質(zhì)的組分。因此，其常被應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測、石油化工等多個領(lǐng)域。而氣相色譜儀質(zhì)量的好壞、計量性能的高低直接影響著后續(xù)檢測結(jié)果，所以在該儀器使用前或使用中，計量檢定機構(gòu)需根據(jù)JJG 700—2016《氣相色譜儀》檢定規(guī)程的要求，對氣相色譜儀進行檢定，來保證氣相色譜儀的計量準(zhǔn)確性。然而，目前市場推行的氣相色譜儀型號眾多，儀器的操作界面差異性較大，儀器的配置存在很大差壓，這都對檢定工作提出了新的挑戰(zhàn)。

在此背景下，本文詳細(xì)分析了氣相色譜儀的檢定經(jīng)驗，給出了有效的檢定技巧和解決檢定過程中遇到問題的解決方法。本文的研究成果為氣相色譜領(lǐng)域的專業(yè)人員和研究者提供了重要的參考依據(jù)，并為未來氣相色譜儀檢定工作的改進和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.1測定不出峰且儀器靈敏度不足

氣相色譜儀之所以出現(xiàn)不出峰的問題，一方面是受氣相色譜儀至積分儀電路接線故障的影響，另一方面受FID和FPD檢測器火焰熄滅的影響。由于氫氣流量太小或過大，檢測器火焰容易熄滅，從而會影響到氣相色譜儀的檢定。同時氣路漏氣也易導(dǎo)致儀器測定期間不出峰。此外，實際檢定過程中氣相色譜儀還易出現(xiàn)靈敏度不符合規(guī)程的問題。究其原因，一方面是色譜柱安裝不合理，使收集極受到污染，另一方面是進樣墊出現(xiàn)漏氣情況，并且分流比設(shè)置較大。這些問題都會導(dǎo)致靈敏度低，甚至?xí)怀龇濉?/p>

1.2定量重復(fù)性差且基線漂移較大

氣相色譜儀檢定過程中出現(xiàn)定量重復(fù)性差的問題，主要是受到微量進樣器的影響。如果進樣器中存在氣泡或出現(xiàn)污垢，極易影響定量檢測精度，從而引發(fā)此問題。同時若進樣口溫度較低，無法完全氣化樣品，也會出現(xiàn)這一問題。而且進樣隔墊老化或者漏氣也會造成此現(xiàn)象。在檢定過程中，檢定人員應(yīng)觀察隔墊是否存在碎屑、針孔。如果樣品峰、溶劑峰的分離狀態(tài)不佳，也會導(dǎo)致樣品峰的重復(fù)性。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時間不足，容易出現(xiàn)基線漂移過大。通常情況下，儀器的穩(wěn)定時間在1小時，ECD檢測器的穩(wěn)定時間相對較長。如果色譜柱出現(xiàn)流失，如老化時間不足，基線會由上向下漂移，超過色譜柱最高使用溫度的基線將會由下向上漂移。此外，TCD檢測器橋流過高，允許值不符合穩(wěn)定設(shè)定值，也會導(dǎo)致基線由下向上漂移，甚至?xí)龘p檢測器。最后氣相色譜儀檢定過程中還易出現(xiàn)基線噪聲過大的問題，原因在于載氣流速太大、FID檢測器存在積炭、FPD檢測器有冷凝水等。

2.1不出峰問題與靈敏度問題的解決措施

針對不出峰問題，檢定人員首先要檢查微量進樣器是否發(fā)生堵塞，如果出現(xiàn)堵塞情況應(yīng)第一時間更換新的進樣器。同時氣相色譜進樣硅膠墊在達到一定進樣次數(shù)后會出現(xiàn)漏氣情況。這是由于其內(nèi)部壓力過大，致使樣品由硅膠墊外泄，所以儀器檢測不到樣品。在實際工作中，檢定人員需要查看硅膠墊的情況，如有異常需要及時更換。檢查FID檢測器是否出現(xiàn)熄火問題，檢定人員可將玻璃試管放置在FID檢測器的燃燒口處，觀察是否有水珠生成。出現(xiàn)水珠則證明點火正常，沒有水珠則意味著檢測器火焰熄滅。這時候檢定人員需要查驗氫氣、空氣氣路系統(tǒng)是否漏氣，還要使用皂膜流量計檢查氣體流速有無異常。如果不是氣路問題導(dǎo)致，檢定人員可增大氫氣流速進行點火，著火后再降低氫氣流速，直到正常速度。

對于靈敏度不符合規(guī)程的問題，如色譜柱安裝不合理，檢定人員需要重新安裝色譜柱，還要做好檢查工作；如果收集極受到污染，檢定人員需要及時清洗收集極，確保沒有樣品離子殘留，這樣可提高檢定的精準(zhǔn)度；如果是進樣墊出現(xiàn)漏氣情況，檢定人員可及時更換進樣墊，平時工作時也要留意觀察進樣墊有無針孔等情況；如果是受分流比設(shè)置較大而影響其靈敏度，檢定人員應(yīng)結(jié)合儀器情況合理設(shè)置分流比，也可設(shè)為不分流。

2.2定量重復(fù)性差和基線漂移較大問題的解決措施

在實際工作中，為避免進樣器出現(xiàn)氣泡或污垢，檢定人員在進樣前應(yīng)全面觀察儀器，還要做好清洗工作，必要時可調(diào)換進樣器。如果進樣口的溫度過低，檢定人員可合理控制進樣口溫度，以防影響定量重復(fù)性；如果進樣隔墊出現(xiàn)老化或者漏氣情況，檢定人員需要及時更換；針對溶劑峰和樣品峰的分離，檢定人員需要降低流速或柱溫解決這一問題，必要情況下應(yīng)及時更換色譜柱。

針對基線漂移過大的問題，檢定人員可進行降溫處理，還可及時更換色譜柱，如果TCD檢測器橋流過高，檢定人員可立即降低橋流。至于基線噪聲過大，檢定人員需要先檢查檢測器火焰是否熄滅，還要查看檢測器噴嘴、收集板有無積炭，還要嚴(yán)格按照說明書要求做好處理。最后檢定人員還要對ECD檢測器使用高純氧氣或加裝脫氧管，再將FPD檢測器的溫度提高，這樣可有效解決基線噪聲過大的問題。

3.1強化基線相關(guān)指標(biāo)的控制

由于部分氣相色譜儀只針對氣體樣品，實際操作中只能選擇低柱溫條件。一些儀器運行過程中還需保持室溫，以確保儀器操作的穩(wěn)定性、有效性。通常情況下，為保證柱溫檢定工作穩(wěn)定落實，檢定人員應(yīng)保證其小于老化溫度，在此情況下才能更好測定控溫精度。在柱系統(tǒng)內(nèi)常會出現(xiàn)滯留組分，還會殘留一些雜質(zhì)，隨著系統(tǒng)溫度的升高，滯留組分、雜質(zhì)容易流出，這在很大程度上會影響基線的穩(wěn)定，而且低溫固定相也易流失。柱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接較為復(fù)雜，拆換色譜柱時存在一定的難度。所以檢定柱溫的過程中，檢定人員必須保證控溫精度，只有做好此工作才能避免上述問題，而儀器檢定的質(zhì)量、效果才會提高。

3.2科學(xué)選擇載氣

由于不同的氣體、載體的導(dǎo)熱系數(shù)都不相同，尤其是氫氣、氦氣，二者的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于其他物質(zhì)。實際工作中，檢定人員可以選擇氫氣、氦氣作為載氣。這可確保實驗期間儀器的靈敏性良好，同時只有保證載氣純度，提高儀器的靈敏度。結(jié)合載氣實際特點，如果流量增大，容易降低儀器的靈敏度，所以檢定人員應(yīng)合理選擇載氣流量，還要確保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有效分離。在實際工作中如果標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)沒有有效分離，與之對應(yīng)的色譜峰會出現(xiàn)拖尾情況。在此背景下，檢定人員應(yīng)適當(dāng)降低載氣流速，如果分離過程相對較慢，工作人員可以適當(dāng)提高載氣流速。

3.3做好相應(yīng)儀器的檢定工作

檢定人員還要多留意柱箱的溫度以及保持壓力足夠穩(wěn)定。在氣相色譜分析中，合理控制溫度、壓力可以保障分析速度，而樣品也能實現(xiàn)良好的分離，檢定結(jié)果也會更加精準(zhǔn)。

為了進一步了解溫度的波動，檢定人員可以使用絕對表示法，不僅能提高檢定結(jié)果的精確度，還能確保其清晰、直觀。此外，一些氣相色譜儀可以直接輸出信號，還能將信號數(shù)據(jù)傳遞到計算機并進行數(shù)據(jù)處理。針對這類儀器，檢定人員需要采用技術(shù)限制，對于存在的信號可以多次科學(xué)采樣，經(jīng)過處理最終得以形成。最后為提高檢定效果，檢定人員還應(yīng)做好氣相色譜儀維護工作，如進樣系統(tǒng)的維護。襯管是進樣口系統(tǒng)的核心部件，檢定人員需要基于樣品干凈程度定期更換襯管，同時還要結(jié)合進樣頻率合理更換隔墊，更換過程中檢定人員應(yīng)將色譜柱柱箱溫度降低。O型環(huán)長期處于高溫環(huán)境，很容易變硬，其密封性也會降低。所以在對氣相色譜儀進行檢定時，檢定人員還要定期更換O型環(huán)。對于色譜柱的維護，檢定人員在更換新的色譜柱時需要先檢測其性能，安裝完成后還要結(jié)合色譜柱附帶的資料進行老化，使用結(jié)束后要在柱溫降到50℃以下才能關(guān)機。

4結(jié)束語

綜上所述，氣相色譜儀的檢定工作會受很多因素的影響，檢定人員需要理解并消化JJG 700—2016《氣相色譜儀》檢定規(guī)程，對于檢定工作遇到的問題也要深入分析，明確問題產(chǎn)生的原因，再進行逐一處理，做好檢定工作的總結(jié)，這可進一步提高氣相色譜儀的檢定水平。同時檢定人員還要做好儀器和零部件的維護工作，盡量避免氣相色譜儀檢定規(guī)程故障的發(fā)生。

總之，氣相色譜儀的檢定是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的過程，需要綜合考慮多項因素，通過對氣相色譜儀檢定過程的深入研究和評估，可以為氣相色譜儀的高效和可靠的使用提供有力的技術(shù)支持。

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【作者簡介】

田忠旺，男，1983年出生，一級注冊計量師，研究方向為理化類計量器具的檢定、校準(zhǔn)。

韓學(xué)東，男，1969年出生，高級工程師，研究方向為理化類計量器具的檢定、校準(zhǔn)。

（編輯：李加鵬）