操作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(duì)于剛接觸氣相色譜儀的用戶,目前很難找到這方面的綜合資料,所以用戶總會(huì)詢問選擇什么樣的氣體純度之累的問題。根據(jù)每一家用戶具體使用的那一類(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(duì)象;②色譜柱中填充物;③檢測(cè)器。我們建議在滿足分析要求的前提下,盡可能選擇純度較高的氣體。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、整臺(tái)儀器(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的樣品時(shí),要想恢復(fù)儀器的高靈敏度有時(shí)十分困難。對(duì)于低檔儀器做常量或半微量分析,選用高純度的氣體,不但增加了運(yùn)行成本,有時(shí)還增加了氣路的復(fù)雜性,更容易出現(xiàn)漏氣或者其他問題而影響儀器的正常操作。另外,為了某些特殊的分析目的要求特意在載氣中加入某些“不純物”,如:分析極性化合物在載氣中填加適量的水蒸氣;操作火焰光度檢測(cè)器時(shí),為了提高分析硫化物的靈敏度,而在載氣中填加微量硫;操作氦離子化檢測(cè)器時(shí),載氣中氖的含量必須在5~25ppm,否則會(huì)在分析氫、氮、氬氣時(shí)產(chǎn)生負(fù)峰或“W”形峰等等。
一. 氣體純度低的不良影響
根據(jù)分析對(duì)象、色譜柱的類型、操作儀器的檔次和具體檢測(cè)器,若使用不符合要求的低純度氣體,有以下幾種不良影響:
⑴. 樣品失真或消失:如H2O氣使氯硅樣品水解。
⑵. 色譜柱失效:H2O、CO2使分子篩柱失去活性,H2O氣使聚酯類固定液分解,O2使PEG斷鏈。
⑶. 有時(shí)某些氣體雜質(zhì)和固定液相互作用而產(chǎn)生假峰。
⑷. 對(duì)柱保留特性的影響:如H2O對(duì)聚乙二醇等親水固定液的保留指數(shù)會(huì)增加;載氣氧含量過高時(shí),無論是極性或非極性固定液柱的保留特性都會(huì)發(fā)生變化,使用時(shí)間越長影響越大。
⑸. 檢測(cè)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。
ECD:載氣中的氧和水對(duì)檢測(cè)器的正常工作影響zui大,在不同的供電工作方式中,脈沖供電比直流電壓供電影響大,固定基流脈沖調(diào)制式供電比脈沖供電影響大。這就是為什么目前諸多在操作固定基流脈沖調(diào)制式ECD時(shí),在載氣純度低時(shí)必須把載氣純度選擇開關(guān)從“標(biāo)準(zhǔn)氮”撥到“一般氮”位置的原因。大家會(huì)發(fā)現(xiàn)在此情況下操作,不但靈敏度變低,而且線性也變窄了。實(shí)踐證明:在操作ECD時(shí),載氣中水含量低于0.02ppm,氧低于1ppm時(shí)可達(dá)到較理想的性能。值得指出的是,我們多次發(fā)現(xiàn)由于儀器的調(diào)節(jié)氣路系統(tǒng)被污染而造成的對(duì)載氣的二次污染至使基頻大幅度增加使信噪比減小。
FPD和NPD等常用檢測(cè)器:由于它們屬于選擇性檢測(cè)器,操作時(shí)要根據(jù)分析要求,特別注意被測(cè)敏感物質(zhì) 雜質(zhì)的去除。
⑹. 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”。
⑺. 儀器影響
a.各類過濾器加速失效
b.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。
c.氣路系統(tǒng)被污染,若要恢復(fù)儀器在高靈敏度情況下操作,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)。
d.檢測(cè)器的壽命,實(shí)踐表明,對(duì)ECD和TCD的壽命影響zui明顯,應(yīng)引起用戶特別注意。
二、對(duì)氣體純度選擇的一般原則
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10ppm的CO,則載氣中的雜質(zhì)總含量不得超過10ppm,因?yàn)?9.999%純度的氣體則含0.001%的雜質(zhì)相當(dāng)于10ppm,所以對(duì)于10ppm的痕量分析,氣的純度應(yīng)高于99.999%;于FID使用氣體,氫化合物含量必須很低,氣中的大量氧雜質(zhì)只要不對(duì)色譜柱造成影響,不影響FID的性能,而操作ECD,氣中的氧氣和水的含量必須很低等。
2.毛細(xì)管柱分析比填充柱分析要求高;
3.程序升溫分析比恒定溫度分析要求高;
4.濃度型檢測(cè)器比質(zhì)量型檢測(cè)器要求高;
5.配有甲烷裝置的FID比單FID操作的對(duì)載氣中的微量CO,CO2要求要高的多。
6.從儀器壽命和保持儀器的高靈敏度講,中儀器比低檔要求高;
三、操作不同檢測(cè)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(duì)于要求高靈敏度的痕量分析時(shí),也可以使用更高純度的氣體。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(duì)于不同雜質(zhì)的氣體采用何種凈化方法和裝置有機(jī)會(huì)在加以討論。
綜上所述,新購氣相色譜接入氣源時(shí),一定要做到心中有數(shù),決不能隨意接入,否則會(huì)造成ECD,轉(zhuǎn)化爐裝置等的損傷,信噪比減小的無法使用,下面給出了用于常規(guī)分析時(shí),推薦使用的氣體純度(僅供參考):
TCD:氦做載氣:至少純度為99.995%。雜質(zhì)含量分別為:氖<10ppm;氮<10ppm;氧<2.5ppm;氬<0.1ppm;CO2<0.25ppm.
氫做載氣:至少純度為99.995%。雜質(zhì)含量分別為:氮<1ppm;氧<5ppm;二氧化碳<1ppm;水<5ppm;總烴<1ppm。
FID:氮做載氣:至少純度為99.998%。雜質(zhì)含量分別為:氫<1ppm;氧<1ppm;氬<10ppm;二氧化碳<1ppm;水<5ppm;甲烷<1ppm。
氫氣:同TCD
空氣:呼吸級(jí)雜質(zhì):氬、氪、水、氦、氖均小于1%;二氧化碳<500ppm;一氧化碳<10ppm;總烴<0.02ppm;甲烷<20ppm。
ECD:氮做載氣:至少純度為99.998%。典型雜質(zhì)同上。