氣相色譜分析檢測過程中,氣相色譜儀對所用的氣體純度有較高的要求,為即達(dá)到工作要求,又能延長儀器壽命,所用氣體的純度要達(dá)到或略高于儀器自身對氣體純度的要求;否則,若使用不符合要求的低純度氣體,會(huì)造成一系列不良影響;一般情況下,氣體純度選擇應(yīng)掌握以下原則,即微量分析比常量分析要求高,毛細(xì)管柱分析比填充柱分析要求高,程序升溫分析比恒溫分析要求高,濃度型檢測器比質(zhì)量型檢測器要求高,配有甲烷裝置的FID 比單FID 要求高,中儀器比低檔儀器要求高。
關(guān)鍵詞:氣相色譜儀;氣體;純度
氣相色譜儀的氣路系統(tǒng),是一個(gè)載氣連續(xù)運(yùn)行、管路密閉的系統(tǒng)。氣路系統(tǒng)的氣密性,載氣流速的穩(wěn)定性,以及流量測量的準(zhǔn)確性都對色譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響,需要注意控制。
氣相色譜中常用的載氣有:氫氣、氮?dú)?、氦氣、氬氣和空氣?
這些氣體除空氣可由空壓機(jī)供給外,一般都由高壓鋼瓶供給。通常都要經(jīng)過凈化、穩(wěn)壓和控制、測量流量。
氣相色譜儀如何選用不同氣體純度的氣源做載氣和輔助氣體,雖然是一個(gè)老的技術(shù)問題,但是對于剛剛接觸氣相色譜儀的用戶,目前很難找到有關(guān)這方面的綜合資料,所以他們總是到處詢問究竟選擇什么樣的氣體純度的這類問題。
1 氣體純度的要求
根據(jù)每一家用戶具體使用的哪一類(高、中、低檔) 儀器,選擇什么樣純度的氣體,確實(shí)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。原則上講,選擇氣體純度時(shí),主要取決于: ①分析對象; ②色譜柱中填充物; ③檢測器。我們建議在滿足分析要求的前提下,盡可能選用純度較高的氣體。這樣不但會(huì)提高(保持) 儀器的高靈敏度,而且會(huì)延長色譜柱、色譜儀(氣路控制部件、氣體過濾器) 的壽命。實(shí)踐證明,作為中儀器,長期使用較低純度的氣體氣源,一旦要求分析低濃度、高精度要求的樣品時(shí),要想恢復(fù)儀器的高靈敏度是十分困難的。而對于低檔儀器,作常量或半微量分析,選用高純度的氣體,會(huì)增加運(yùn)行成本,有時(shí)還增加了氣路的復(fù)雜性,因此選用氣體的純度要求達(dá)到或略高于儀器自身對氣體純度的要求即可,這樣既可以達(dá)到工作要求,又能延長儀器的壽命,還不至于增加儀器的運(yùn)行成本。
一般說來,痕量分析或毛細(xì)管色譜的載氣純化程度,要高于常規(guī)分析。特別是電子捕獲、熱導(dǎo)池檢測器,載氣純度直接影響靈敏度和穩(wěn)定性,一定要嚴(yán)格凈化。
2 氣體純度低可能造成的不良影響
根據(jù)分析對象,色譜柱的類型,操作儀器的檔次和具體檢測器,若使用不合要求的低純度氣體,不良影響有以下幾種可能:
2. 1 樣品失真或消失:如H2O 氣使氯硅樣品水解;
2. 2 色譜柱失效:H2O ,CO2 使分子篩柱失去活性,H2O 氣使聚脂類固定液分解,O2 使PEG固定液斷鏈。
2. 3 有時(shí)某些氣體雜質(zhì)和固定液相互作用而產(chǎn)生假峰;
2. 4 對柱保留特性的影響:如H2O 對聚乙二醇等親水性固定液的保留指數(shù)會(huì)有所增加,載氣中氧含量過高時(shí),無論是極性或是非極性固定液柱的保留特性,都會(huì)產(chǎn)生變化,使用時(shí)間越長影響越大;
2. 5 檢測器:TCD:信噪比減小,無法調(diào)零,線性變窄,文獻(xiàn)中的校正因子不能使用,氧含量過大,使元件在高溫時(shí)加速老化,減少壽命; FID:特別是在Dt ≤1 ×10 - 11/ S 下操作時(shí),CH4等有機(jī)雜質(zhì)會(huì)使基流激增,噪聲加大不能進(jìn)行微量分析;
2. 6 在做程序升溫操作時(shí),載氣中的某些雜質(zhì),在低溫時(shí)保留在色譜柱中,當(dāng)柱溫升高時(shí)不但引起基線漂移,還可能在譜圖上出現(xiàn)比較寬的“假峰”。
2. 7 儀器影響
2. 7. 1 各類過濾器加速失效;
2. 7. 2 調(diào)節(jié)閥(穩(wěn)壓閥,穩(wěn)流閥,針形閥) 被污染,氣阻堵塞,調(diào)節(jié)精度降低或失靈;
2. 7. 3 氣路系統(tǒng)被污染,若要恢復(fù)儀器在高靈敏度情況下操做,有時(shí)要吹洗很長時(shí)間(可能一周以上) 污染嚴(yán)重時(shí)有時(shí)再也無法恢復(fù)。
2. 7. 4 檢測器的壽命
對于FID ,水蒸汽會(huì)影響分析結(jié)果,直至影響檢測器的壽命;對ECD 和TCD 的壽命zui明顯,這點(diǎn)應(yīng)引起用戶特別注意。
3 對氣體純度選擇的一般原則
3. 1 從分析角度講,微量分析比常量分析要求高,也就是說,氣體中的雜質(zhì)含量必須低于被分析組分的含量,如果用TCD分析10mL/ m3 的CO ,則載氣中的雜質(zhì)總含量不得超過10mL/ m3 ,因?yàn)?9. 999 %純度的氣體則含0. 001 %的雜質(zhì),相當(dāng)于10mL/ m3 所以對于10mL/ m3 的痕量分析,載氣的純度應(yīng)高于99. 999 %;于FID 使用氣體,碳?xì)浠衔锖勘仨毢艿?,載氣中的大量氧雜質(zhì)只要不對色譜柱造成影響,就不影響FID 的性能,而操作ECD ,載氣中的氧氣和水的含量必須很低等。
3. 2 毛細(xì)管柱分析比填充柱分析要求高;
3. 3 程序升溫分析比恒定溫度分析要求高;
3. 4 濃度型檢測器比質(zhì)量型檢測器要求高;
3. 5 配有甲烷裝置的FID 比單FID 操作的對載氣中的微量CO ,CO2 要求要高得多。
3. 6 從儀器壽命和保持儀器的高靈敏度講,中儀器比低檔儀器要求高。
4 操作不同檢測器推薦使用的氣體純度
我們推薦氣體純度的技術(shù)要求,通常用于常規(guī)分析,對于特殊高靈敏度的痕量分析應(yīng)采用高一級純度的氣體,如果不在意色譜柱和儀器的使用壽命,或分析樣品組分濃度很高時(shí),也可以不使用過高純度的氣體,由于各個(gè)制氣廠設(shè)置不同,其雜質(zhì)含量將有所不同;為滿足不同的使用要求,選用不同廠家不同純度的氣源后,可以通過氣體凈化處理滿足分析要求,對于不同雜質(zhì)的氣體采用何種凈化方法和裝置,留待以后再加以討論。
綜上所述,新氣相色譜儀接入氣源時(shí)一定要做到心中有數(shù),決不能隨意接入,否則會(huì)造成色譜柱失效、檢測器壽命縮短、甲烷化裝置等的損壞、信噪比減小得無法使用等,zui終導(dǎo)致分析數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真,失去了分析的意義,為工作帶來嚴(yán)重的損失。