氣相色譜儀常見故障分析與排除方法

氣相色譜儀由六大單元組成，任一單元出現(xiàn)問(wèn)題最終都會(huì)反映到色譜圖上?，F(xiàn)代的氣相色譜儀很多都具備故障診斷功能，不同程度地給出儀器故障的判斷。盡管如此，許多的問(wèn)題尤其操作失誤的問(wèn)題仍須靠工作人員的努力。故障和失誤可以采用逐個(gè)單元檢查排除法，本節(jié)從分析人員的角度來(lái)討論儀器故障的排除和分析人員操作失誤或操作不當(dāng)引起問(wèn)題的排除。

一、氣路

氣路的檢查在故障的排除中往往十分有效，主要是檢查：

（1）氣源是否充足（一般要求氣瓶壓力必須≥3MPa，以防瓶底殘留物對(duì)氣路的污染）；

（2）閥件是否有堵塞、氣路是否有泄漏（采用分段憋壓試漏或用皂液試漏）；

（3）凈化器是否失效（看凈化劑的顏色及色譜基流穩(wěn)定情況）；

（4）閥件是否失效或堵塞（看壓力表及閥出口流量）；

（5）氣化室內(nèi)襯管是否有樣品殘留物及隔墊和密封圈的顆粒物（看色譜基流穩(wěn)定情況）；

（6）噴口是否堵塞（看點(diǎn)火是否正常）；

（7）對(duì)敏感化合物的分析，氣化室的襯管和石英玻璃毛還必須經(jīng)過(guò)失活處理。

二、色譜柱系統(tǒng)

色譜柱是分析的心臟部分，往往色譜圖上的許多問(wèn)題都與色譜柱系統(tǒng)密切相關(guān)，為此必第按以下步驟檢查柱系統(tǒng)：

1.色譜柱的連接

檢查柱后是否有載氣；柱子連接是否有問(wèn)題；尤其是毛細(xì)管柱的柱頭是否堵塞；切割是否平整；是否有聚酰亞胺涂層伸過(guò)柱端；毛細(xì)管柱兩頭插入氣化室和檢測(cè)器的位置是否正確；柱子是否超溫運(yùn)行或未老化好；密封圈選擇是否合理。

毛細(xì)管柱在選用密封圈時(shí)必須考慮；石墨墊易變形，有極好的再密封性，其上限溫度是450℃；Vespe ^TM很堅(jiān)硬，再密封性受影響，其上限溫度為350℃，VG1和VG2是由石墨和 VeseyT^M組成，改善了再密封性，可重復(fù)使用，上限溫度為400℃。

不銹鋼填充柱在高于200℃時(shí)，可選用石墨、不銹鋼或紫銅作密封圈：在低于200℃時(shí)，可選用硅橡膠或聚四氟乙烯作密封圈。玻璃填充柱可根據(jù)使用溫度分別選用石墨、硅橡膠或聚四氟乙烯做密封圈。

2.色譜柱的柱容量

柱容量在柱分析中是很重要的影響因素。柱容量的定義:在色譜峰不發(fā)生畸變的條件下，允許注入色譜柱的單個(gè)組分的最大量（以ng計(jì)）。當(dāng)注入色譜柱的單個(gè)組分的量超出柱容量，則出現(xiàn)前伸峰。

柱容量與單位柱長(zhǎng)內(nèi)所存在的固定相數(shù)量有關(guān)典型的例子是采用0.25mm內(nèi)徑、液膜厚度為0.25m的毛細(xì)管柱，分析組分濃度為1％～2％，進(jìn)樣1L時(shí)，其分流比就必須控制在1：100，這時(shí)被分析組分的量為125～175n，若分析組分濃度高于1％～2％，就必須減少進(jìn)樣量或增加分流比，否則就會(huì)出現(xiàn)前沿峰，其他類推。

3.載氣的線速

載氣在氣相色譜分析中的影響不僅表現(xiàn)在載氣速度影響溶質(zhì)分子沿柱的移動(dòng)速度，而且溶質(zhì)擴(kuò)散會(huì)通過(guò)載氣影響色譜峰的擴(kuò)張，通常表現(xiàn)在對(duì)理論塔板高度的影響上。

在維持柱效降低不大于20％的情況下，氫氣、氦氣、氮?dú)獾木€速分別可采用35～120cm/s、20～60cm/s、10～30cm/s，從而可以看出采用不同的載氣，可適用的線速范圍有很大的不同。相同載氣在不同管徑的氣相色譜毛細(xì)管柱上的最佳線速和流量也略有不同，如He可參考表15-1進(jìn)行調(diào)節(jié)以獲取最佳分離效果。

表1毛細(xì)管柱最佳線速和流量（He）

4.色譜柱的流失

柱流失一直是色譜工作者關(guān)心的課題，當(dāng)系統(tǒng)泄漏進(jìn)入氧氣或有樣品污染，都會(huì)導(dǎo)致色譜柱內(nèi)固定相分解，最后表現(xiàn)在基線上，其現(xiàn)象與處理分別如下:①基線急劇上升，形成峰后呈下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)橄到y(tǒng)曾泄漏進(jìn)入氧氣，這時(shí)色譜柱需老化至基線正常。②基線急劇上升，伴有假峰持續(xù)出現(xiàn)，基線到達(dá)最高處后成持續(xù)下降趨勢(shì)，這可能是有非揮發(fā)性樣品污染色譜柱，導(dǎo)致過(guò)量柱流失，解決的方法是先截取色譜柱柱頭0.5m，而后在高溫下老化色譜柱至基線正常。③基線急劇上升，一直維持在某一水平，這可能是一個(gè)未知因素未被排除，必須想法排除。

5.溶劑樣晶的分析

許多樣品分析時(shí)會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，最常見的是溶劑樣品的分析，其特例為水樣的分析。從氣相色譜的角度來(lái)看，眾所周知水不是一種理想的溶劑，主要由于以下幾方面原因：①它有很大的蒸發(fā)膨脹體積；②在許多固定相中水的潤(rùn)濕性和溶解性較差；③水會(huì)影響某些檢測(cè)器的正常檢測(cè)和會(huì)對(duì)色譜柱的固定相造成化學(xué)損傷。

在常用的色譜溶劑中，水具有最大的氣化膨脹體積。通常色譜儀的進(jìn)樣器的襯管體積200～900μL，當(dāng)進(jìn)1μL水樣時(shí)，其氣化后的蒸汽體積（大約1010μL）會(huì)膨脹溢出襯管，稱為倒灌。其將導(dǎo)致氣化的樣品返入載氣和吹掃氣路，由于載氣和吹掃氣路的溫度較氣化室低許多，樣品會(huì)凝結(jié)在這兒，在后來(lái)的分析中被氣體吹入分析系統(tǒng)形成鬼峰。避免的方法可采用加大襯管體積、減小進(jìn)樣體積、降低進(jìn)樣器溫度、提高進(jìn)樣器壓力或增加載氣流速以減少倒灌現(xiàn)象。

水進(jìn)入色譜柱，水的形態(tài)對(duì)色譜柱的固定相具有破壞性。因?yàn)樗谋砻婺芎芨?，而大部分毛?xì)管柱固定相的表面能都較低，這導(dǎo)致水對(duì)固定相的濕潤(rùn)性很差，不能在色譜柱壁上形成光滑的溶劑膜均勻地流過(guò)色譜柱，而形成液滴，導(dǎo)致色譜柱性能變差。由于水的這種很差的潤(rùn)濕性和相對(duì)其他溶劑較高的沸點(diǎn)，通常在較低柱溫的情況下，一部分水以液體狀態(tài)流過(guò)色譜柱，使在水中具有良好溶解性的溶質(zhì)也會(huì)表現(xiàn)出譜帶展寬，在極端的情況，表現(xiàn)出色譜峰分裂。

在柱上進(jìn)樣時(shí)，不揮發(fā)的化合物，如水溶性的鹽類，也會(huì)被液態(tài)水帶入色譜柱，污染色譜柱和分析系統(tǒng)。

水也會(huì)引起檢測(cè)器出問(wèn)題：例如水會(huì)使FID和FPD滅火；當(dāng)進(jìn)較大水樣時(shí)，為了避免檢測(cè)器滅火，可以加大氫氣流量以損失靈敏度為代價(jià)有助于穩(wěn)定火焰；水也會(huì)降低ECD的靈敏度，為避免水的影響，可采用厚液膜柱，使被分析組分保留足夠長(zhǎng)時(shí)間，以保證出峰時(shí)，ECD的性能可以在水流過(guò)檢測(cè)器后得以恢復(fù)。

更為嚴(yán)重的問(wèn)題是水會(huì)引起許多固定相的降解，直接破壞色譜柱的性能。在色譜分析時(shí)，反映出色譜峰分離性能下降、基流不穩(wěn)、噪聲增大。

所以進(jìn)水樣分析及含水量較大的樣品時(shí)必須十分小心。這在溶劑分析的情況也會(huì)出現(xiàn)。典型的是微量有機(jī)萃取物的分析，無(wú)論用二氯甲烷還是二硫化碳做溶劑，進(jìn)樣1μL時(shí)，體積膨脹大約為300L，當(dāng)進(jìn)樣插管體積小于300μL時(shí)，就很容易形成倒灌。所以無(wú)論什么樣品，其進(jìn)樣量的大小都必須與進(jìn)樣器內(nèi)插管的體積相適應(yīng)，這方面各種型號(hào)的儀器都配有多種不同形式的進(jìn)樣插管以供選用；同時(shí)大量溶劑也會(huì)對(duì)固定相形成洗滌作用，直接破壞色譜柱的性能，在色譜分析時(shí)，反映出保留時(shí)間提前、色譜峰分離性能下降、基流不穩(wěn)、噪聲增大。所以在分析稀溶液樣品時(shí)必須注意溶劑和進(jìn)樣量的選擇。