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影響氣相色譜基線的因素:儀器漏氣和堵塞

2021-09-09 [3189]

在氣相色譜分析中,基線問(wèn)題是常見(jiàn)的維護(hù)熱點(diǎn)?;€問(wèn)題主要包括三個(gè)方面:基線噪聲大;出現(xiàn)躍遷、雜峰等;有規(guī)律/無(wú)規(guī)律波動(dòng)等。一方面,基線噪聲的大小、基線位置可以反映儀器的工作狀態(tài)是否正常;另一方面,基線的雜峰、波動(dòng)可能會(huì)干擾正常的樣品分析和定性定量;再一方面,良好的基線狀態(tài)意味著儀器系統(tǒng)的穩(wěn)定性和分析的品質(zhì),比如更低的方法檢出限等。因此需要正視氣相色譜儀器的基線問(wèn)題,積極排查和解決問(wèn)題。

引起氣相色譜儀器基線問(wèn)題的原因多種多樣,在日常的使用中,首先,應(yīng)當(dāng)從合格和可靠的供應(yīng)商獲取儀器耗材,如鋼瓶氣、進(jìn)樣墊、襯管等;其次,應(yīng)當(dāng)做好耗材的日常維護(hù),包括氣體凈化裝置(除水、除氧和除烴裝置)、進(jìn)樣口進(jìn)樣墊(進(jìn)樣隔墊、注射墊)、襯管、O型圈、分流部件(分流平板、毛細(xì)柱適配器)、分流捕集阱等的清洗和更換;再則,應(yīng)當(dāng)做好色譜柱的老化、FID檢測(cè)器噴嘴與收集極的清洗,ECD的高溫老化等部件維護(hù);再次,應(yīng)當(dāng)按照儀器使用說(shuō)明書(shū)正確設(shè)置和操作儀器;后,還應(yīng)當(dāng)注意實(shí)驗(yàn)室環(huán)境應(yīng)當(dāng)符合儀器的安裝使用要求。

然而,實(shí)際的情況是,即使注意到了以上方面,基線問(wèn)題在很多情況下仍然是困擾實(shí)驗(yàn)室分析人員的一大難題。下面將介紹氣相色譜儀器漏氣和堵塞引起的氣相色譜基線問(wèn)題的一些實(shí)例。

 

儀器系統(tǒng)漏氣和堵塞

1.1 概述 

在氣相色譜分析過(guò)程中,系統(tǒng)密封性指的是儀器管路(內(nèi)部流路和外部流路)及部件連接的密封程度;系統(tǒng)密封性是一個(gè)重要的參數(shù),在計(jì)量檢定規(guī)程和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中均有要求;除了標(biāo)準(zhǔn)的要求之外,在實(shí)際分析中系統(tǒng)漏氣會(huì)為分析過(guò)程帶來(lái)諸多的影響,如重復(fù)性差(如進(jìn)樣口漏氣等),儀器基線漂移大(向上漂移或者向下漂移)、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng),基線噪聲增加,有規(guī)律性波動(dòng)、出負(fù)峰(ECD檢測(cè)器)等情況。

除了系統(tǒng)密封性不佳會(huì)導(dǎo)致儀器故障之外,氣路堵塞也同樣會(huì)引起諸多儀器問(wèn)題。


2.2 儀器系統(tǒng)漏氣和堵塞對(duì)基線的影響

 

2.2.1 樣品引入裝置流路堵塞對(duì)基線的影響

氣相色譜分析中的樣品引入裝置多種多樣,包括進(jìn)樣針、六通閥、熱解吸裝置、頂空裝置和吹掃捕集等。除了進(jìn)樣針之外,其他樣品引入裝置均需要串入儀器載氣流路之中,如果樣品引入裝置出現(xiàn)問(wèn)題和故障,往往會(huì)影響色譜的基線、響應(yīng)值和重復(fù)性等。下圖為六通閥長(zhǎng)期分析較為復(fù)雜樣品,閥芯和定量環(huán)堵塞造成的基線規(guī)律性波動(dòng):

上海靈華氣相色譜儀

清洗六通閥定量環(huán)和閥芯之后,儀器基線恢復(fù)正常。

 

2.2.2 進(jìn)樣口漏氣對(duì)基線的影響

氣相色譜分析中的多數(shù)問(wèn)題發(fā)生在進(jìn)樣口,在日常分析中應(yīng)當(dāng)做好常規(guī)維護(hù),包括進(jìn)樣口進(jìn)樣墊(進(jìn)樣隔墊、注射墊)、襯管、O型圈、分流部件(分流平板、毛細(xì)柱適配器)、分流捕集阱等的清洗和更換等,避免因?yàn)槿狈S護(hù)引起儀器故障,影響正常分析工作。以下為進(jìn)樣墊由于長(zhǎng)期使用漏氣未及時(shí)更換導(dǎo)致的TCD檢測(cè)器基線波動(dòng):

上海靈華氣相色譜儀

由于熱導(dǎo)池檢測(cè)器(TCD)為濃度型檢測(cè)器,因此其基線受載氣流速穩(wěn)定性的影響很大,進(jìn)樣墊漏氣會(huì)有較大的影響;其他檢測(cè)器如氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)為質(zhì)量型檢測(cè)器,進(jìn)樣墊漏氣也可能會(huì)引起基線問(wèn)題,不過(guò)顯著性可能有所降低,下圖為進(jìn)樣墊漏氣引起的FID檢測(cè)器基線波動(dòng):

上海靈華氣相色譜儀

進(jìn)樣墊漏氣除了可能會(huì)引起基線規(guī)律性波動(dòng)之外,也可能會(huì)導(dǎo)致基線噪聲增大和毛刺雜峰等,下圖為進(jìn)樣墊漏氣引起的熱導(dǎo)池檢測(cè)器(TCD)基線異常,現(xiàn)象包括噪聲增大和無(wú)規(guī)律毛刺:

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2.2.3 檢測(cè)器漏氣對(duì)基線的影響

氣相色譜分析中的檢測(cè)器均需要一定的輔助氣體才能正常工作,如FID需要燃?xì)猓錃猓?、助燃?xì)猓諝猓┖臀泊禋?,ECD需要尾吹氣等;如果檢測(cè)器漏氣常常會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)器長(zhǎng)時(shí)間難以穩(wěn)定(尤其對(duì)于濃度型檢測(cè)器ECD、TCD等,基線漂移大,長(zhǎng)時(shí)間走不平),響應(yīng)值小等,也會(huì)有其他的癥狀,下圖為FID噴嘴未擰緊漏氣導(dǎo)致的柱溫箱降溫時(shí)基線會(huì)有劇烈波動(dòng):

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該儀器尾吹氣管路穿過(guò)柱溫箱內(nèi)部且燃?xì)夂椭細(xì)夤苈肪o貼柱溫箱,由于FID噴嘴未擰緊漏氣,在升降溫過(guò)程中,尤其是降溫過(guò)程中溫度急劇變化導(dǎo)致氣體體積變化,從而引起基線規(guī)律性波動(dòng);當(dāng)溫度趨于平穩(wěn)后,基線波動(dòng)逐漸降低。

 

2.3 小結(jié)

對(duì)于儀器內(nèi)部流路的漏氣和堵塞,尤其是漏氣現(xiàn)象,多數(shù)原因是缺乏維護(hù),且集中在進(jìn)樣墊和襯管O型密封圈等部位,因此應(yīng)當(dāng)建立良好的使用習(xí)慣,以襯管、進(jìn)樣隔墊和O型圈為例:可以在儀器上設(shè)置進(jìn)樣次數(shù)的提示;如果沒(méi)有該項(xiàng)功能,可以根據(jù)使用頻率做好使用臺(tái)賬,或者規(guī)定每天、每周或者每月的天進(jìn)行更換。