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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 [2446]

        在氣相色譜分析中,基線問題是常見的維護熱點?;€問題主要包括三個方面:基線噪聲大;出現躍遷、雜峰等;有規律/無規律波動等。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是否正常;另一方面,基線的雜峰、波動可能會干擾正常的樣品分析和定性定量;再一方面,良好的基線狀態意味著儀器系統的穩定性和分析的品質,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題,積極排查和解決問題。

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

        然而,實際的情況是,即使注意到了以上方面,基線問題在很多情況下仍然是困擾實驗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題的一些實例。

         

        儀器系統漏氣和堵塞

        1.1 概述 

        在氣相色譜分析過程中,系統密封性指的是儀器管路(內部流路和外部流路)及部件連接的密封程度;系統密封性是一個重要的參數,在計量檢定規程和相關標準中均有要求;除了標準的要求之外,在實際分析中系統漏氣會為分析過程帶來諸多的影響,如重復性差(如進樣口漏氣等),儀器基線漂移大(向上漂移或者向下漂移)、穩定時間長,基線噪聲增加,有規律性波動、出負峰(ECD檢測器)等情況。

        除了系統密封性不佳會導致儀器故障之外,氣路堵塞也同樣會引起諸多儀器問題。


        2.2 儀器系統漏氣和堵塞對基線的影響

         

        2.2.1 樣品引入裝置流路堵塞對基線的影響

        氣相色譜分析中的樣品引入裝置多種多樣,包括進樣針、六通閥、熱解吸裝置、頂空裝置和吹掃捕集等。除了進樣針之外,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問題和故障,往往會影響色譜的基線、響應值和重復性等。下圖為六通閥長期分析較為復雜樣品,閥芯和定量環堵塞造成的基線規律性波動:

        上海靈華氣相色譜儀

        清洗六通閥定量環和閥芯之后,儀器基線恢復正常。

         

        2.2.2 進樣口漏氣對基線的影響

        氣相色譜分析中的多數問題發生在進樣口,在日常分析中應當做好常規維護,包括進樣口進樣墊(進樣隔墊、注射墊)、襯管、O型圈、分流部件(分流平板、毛細柱適配器)、分流捕集阱等的清洗和更換等,避免因為缺乏維護引起儀器故障,影響正常分析工作。以下為進樣墊由于長期使用漏氣未及時更換導致的TCD檢測器基線波動:

        上海靈華氣相色譜儀

        由于熱導池檢測器(TCD)為濃度型檢測器,因此其基線受載氣流速穩定性的影響很大,進樣墊漏氣會有較大的影響;其他檢測器如氫火焰離子化檢測器(FID)為質量型檢測器,進樣墊漏氣也可能會引起基線問題,不過顯著性可能有所降低,下圖為進樣墊漏氣引起的FID檢測器基線波動:

        上海靈華氣相色譜儀

        進樣墊漏氣除了可能會引起基線規律性波動之外,也可能會導致基線噪聲增大和毛刺雜峰等,下圖為進樣墊漏氣引起的熱導池檢測器(TCD)基線異常,現象包括噪聲增大和無規律毛刺:

        1631154035416050.png

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        2.2.3 檢測器漏氣對基線的影響

        氣相色譜分析中的檢測器均需要一定的輔助氣體才能正常工作,如FID需要燃氣(氫氣)、助燃氣(空氣)和尾吹氣,ECD需要尾吹氣等;如果檢測器漏氣常常會導致檢測器長時間難以穩定(尤其對于濃度型檢測器ECD、TCD等,基線漂移大,長時間走不平),響應值小等,也會有其他的癥狀,下圖為FID噴嘴未擰緊漏氣導致的柱溫箱降溫時基線會有劇烈波動:

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        該儀器尾吹氣管路穿過柱溫箱內部且燃氣和助燃氣管路緊貼柱溫箱,由于FID噴嘴未擰緊漏氣,在升降溫過程中,尤其是降溫過程中溫度急劇變化導致氣體體積變化,從而引起基線規律性波動;當溫度趨于平穩后,基線波動逐漸降低。

         

        2.3 小結

        對于儀器內部流路的漏氣和堵塞,尤其是漏氣現象,多數原因是缺乏維護,且集中在進樣墊和襯管O型密封圈等部位,因此應當建立良好的使用習慣,以襯管、進樣隔墊和O型圈為例:可以在儀器上設置進樣次數的提示;如果沒有該項功能,可以根據使用頻率做好使用臺賬,或者規定每天、每周或者每月的天進行更換。


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