色譜儀的原理
氣相色譜（GC）
1.基本原理
[1]
氣象色譜儀是一種分離技術(shù)。實(shí)際工作中要分析的樣品往往是復(fù)雜基體中的 多組分混合物，對(duì)含有未知組分的樣品，首先必須將其分離，然后才能對(duì)有關(guān)組分進(jìn)行進(jìn)一步的分析?；旌衔锏姆蛛x是基于組分的物理化學(xué)性質(zhì)的差異，GC主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)混合物的分離。待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體（即載氣，一般是N2、He等）帶入色譜柱，柱內(nèi)含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分的沸點(diǎn)、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動(dòng)相和固定相之間形成分配或吸附平衡。但由于載氣是流動(dòng)的，這種平衡實(shí)際上很難建立起來(lái)，也正是由于載氣的流動(dòng)，使樣品組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附/解附，結(jié)果在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。當(dāng)組分流出色譜柱后，立即進(jìn)入檢測(cè)器，檢測(cè)器能夠?qū)悠方M分的存在與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而電信號(hào)的大小與被測(cè)組分的量或濃度成比例，當(dāng)將這些信號(hào)放大并記錄下來(lái)時(shí)，它包含了色譜的全部原始信息。在沒(méi)有組分流出時(shí)，色譜圖的記錄是檢測(cè)器的本底信號(hào)，即色譜圖的基線。
2.色譜儀的結(jié)構(gòu)應(yīng)用
2.1進(jìn)樣隔墊一般為硅橡膠材料制成，一般可分普通型、優(yōu)質(zhì)型和高溫型三種，普通型為米黃色，不耐高溫，一般在200℃以下使用；優(yōu)質(zhì)型可耐溫到300℃；高溫型為綠色，使用溫度可高于350℃，至色譜柱最高使用溫度的400℃。 正因?yàn)檫M(jìn)樣隔墊多為硅橡膠材料制成，其中不可避免地含有一些殘留溶劑和/或低分子齊聚物，另外由于汽化室高溫的影響，硅橡膠會(huì)發(fā)生部分降解，這些殘留的溶劑和降解產(chǎn)物如果進(jìn)入色譜柱，就可能出現(xiàn)“鬼峰”（即不是樣品本身的峰），從而影響分析。解決的辦法有：一是進(jìn)行“隔墊吹掃”，二是更換進(jìn)樣隔墊。 一般更換進(jìn)樣隔墊的周期以下面三個(gè)條件為準(zhǔn)：（1）出現(xiàn)“鬼峰”；（2）保留時(shí)間和峰面積重現(xiàn)性差；（3）手動(dòng)進(jìn)樣次數(shù)70次，或自動(dòng)進(jìn)樣次數(shù)50次以后。
2.2 玻璃襯管
氣相色譜的襯管多為玻璃或石英材料制成，主要分成分流襯管、不分流襯管、填充柱玻璃襯管三種類(lèi)型。襯管能起到保護(hù)色譜柱的作用，在分流/不分流進(jìn)樣時(shí)，不揮發(fā)的樣品組分會(huì)滯留在襯管中而不進(jìn)入色譜柱。如果這些污染物在襯管內(nèi)積存一定量后，就會(huì)對(duì)分析產(chǎn)生直接影響。比如，它會(huì)吸附極性樣品組分而造成峰拖尾，甚至峰分裂，還會(huì)出現(xiàn)“鬼峰”，因此一定要保持襯管干凈，注意及時(shí)清洗和更換。
玻璃襯管清洗的原則和方法：
當(dāng)以下現(xiàn)象：（1）出現(xiàn)“鬼峰”；（2）保留時(shí)間和峰面積重現(xiàn)性差出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)襯管進(jìn)行清洗。清洗的方法和步驟如下：（1）拆下玻璃襯管；（2）取出石英玻璃棉；（3）用浸過(guò)溶劑（比如丙酮）的紗布清洗襯管內(nèi)壁。 玻璃襯管更換時(shí)要注意玻璃棉的裝填：裝填量3～6mg，高度5～10mm。要求填充均勻、平整。
2.3 氣體過(guò)濾器
變色硅膠可根據(jù)顏色變化來(lái)判斷其性能，但分子篩等吸附有機(jī)物的過(guò)濾器就不能用肉眼判斷了，所以必須定期更換，一般3個(gè)月更換或再生一次。由于分流氣路中的分子篩過(guò)濾器飽和或受污嚴(yán)重，就會(huì)出現(xiàn)基線漂移大的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候就必須更換或再生過(guò)濾器了。再生的方法是：（1）卸下過(guò)濾器，反方向連接于原色譜柱位置。（2）再生條件：載氣流速40～50ml/min，溫度340℃，時(shí)間5h。
2.4 檢測(cè)器
如果說(shuō)色譜柱是色譜分離的心臟，那么，檢測(cè)器就是色譜儀的眼睛。無(wú)論色譜分離的效果多么好，若沒(méi)有好的檢測(cè)器就會(huì)“看”不出分離效果。因此，高靈敏度、高選擇性的檢測(cè)器一直是色譜儀發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前，GC所使用的檢測(cè)器有多種，其中常用的檢測(cè)器主要有火焰離子化檢測(cè)器（FID）、火焰熱離子檢測(cè)器（FTD）、火焰光度檢測(cè)器（FPD）、熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）、電子俘獲檢測(cè)器（ECD）等。
下面對(duì)檢測(cè)器的日常維護(hù)作一簡(jiǎn)單討論：
2.4.1火焰離子化檢測(cè)器（FID）
?。?） FID雖然是準(zhǔn)通用型檢測(cè)器，但有些物質(zhì)在檢測(cè)器上的響應(yīng)值很小或無(wú)響應(yīng)，這些物質(zhì)包括永久氣體、鹵代硅烷、H2O、NH3、CO、CO2、CS2、CCl4，等等。所以檢測(cè)這些物質(zhì)時(shí)不應(yīng)使用FID。
?。?）FID的靈敏度與氫氣、空氣、氮?dú)獾谋壤兄苯雨P(guān)系，因此要注意優(yōu)化，一般三者的比例應(yīng)接近或等于1∶10∶1。
?。?）FID是用氫氣在空氣燃燒所產(chǎn)生的火焰使被測(cè)物質(zhì)離子化的，故應(yīng)注意安全問(wèn)題。在未接上色譜柱時(shí)，不要打開(kāi)氫氣閥門(mén)，以免氫氣進(jìn)入柱箱。測(cè)定流量時(shí)，一定不能讓氫氣和空氣混合，即測(cè)氫氣時(shí)，要關(guān)閉空氣，反之亦然。無(wú)論什么原因?qū)е禄鹧嫦鐣r(shí)，應(yīng)盡量關(guān)閉氫氣閥門(mén)，直到排除了故障重新點(diǎn)火時(shí)，再打開(kāi)氫氣閥門(mén)。
（4）為防止檢測(cè)器被污染，檢測(cè)器溫度設(shè)置不應(yīng)低于色譜柱實(shí)際工作的最高溫度。檢測(cè)器被污染的影響輕則靈敏度明顯下降或噪音增大，重則點(diǎn)不著火。消除污染的辦法是對(duì)噴嘴和氣路管道的清洗。具體方法是：斷開(kāi)色譜柱，拔出信號(hào)收集極；用一細(xì)鋼絲插入噴嘴進(jìn)行疏通，并用丙酮、乙醇等溶劑浸泡。
2.4.2 火焰熱離子檢測(cè)器（FTD）
FTD使用注意事項(xiàng)：
（1） 銣珠：避免樣品中帶水，使用壽命大約600～700h；
（2） 載氣：N2或He，要求純度99.999%。一般He的靈敏度高；
?。?） 空氣：最好是選鋼瓶空氣，無(wú)油；
?。?） 氫氣：要求純度99.999%。
另外需要注意的是使用FTD時(shí)，不能使用含氰基固定液的色譜柱，比如OV-1701。
2.4.3火焰光度檢測(cè)器（FPD）
FPD使用注意事項(xiàng)：
?。?） FPD也是使用氫火焰，故安全問(wèn)題與FID相同；
?。?） 頂部溫度開(kāi)關(guān)常開(kāi)（250℃）；
?。?） FPD的氫氣、空氣和尾吹氣流量與FID不同，一般氫氣為60～80ml/min，空氣為 100～120ml/min，而尾吹氣和柱流量之和為20～25ml/min。分析強(qiáng)吸附性樣品如農(nóng)藥等，中部溫度應(yīng)高于底部溫度約20℃；
?。?） 更換濾光片或點(diǎn)火時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉光電倍增管電源；
?。?） 火焰檢測(cè)器，包括FID、FPD，必須在溫度升高后再點(diǎn)火；關(guān)閉時(shí)，應(yīng)先熄火再 降溫。
2.4.4熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）
TCD使用注意事項(xiàng)：
?。?）確保熱絲不被燒斷。在檢測(cè)器通電之前，一定要確保載氣已經(jīng)通過(guò)了檢測(cè)器，否則，熱絲就可能被燒斷，致使檢測(cè)器報(bào)廢；關(guān)機(jī)時(shí)一定要先關(guān)檢測(cè)器電源，然后關(guān)載氣。任何時(shí)候進(jìn)行有可能切斷通過(guò)TCD的載氣流量的操作，都要關(guān)閉檢測(cè)器電源；
（2）載氣中含有氧氣時(shí)，熱絲壽命會(huì)縮短，所以載氣中必須徹底除氧；
?。?）用氫氣作載氣時(shí)，氣體排至室外；
?。?）基線漂移大時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：
——雙柱是否相同，雙柱氣體流速是否相同；
——是否漏氣； 更換色譜柱至檢測(cè)器的石墨墊圈
——池體污染； 清洗措施：正己烷浸泡沖洗。
2.4.5 電子俘獲檢測(cè)器（ECD）
ECD使用注意事項(xiàng)：
（1） 氣路安裝氣體過(guò)濾器和氧氣捕集器； 氧氣捕集器再生：
（2） 使用填充柱時(shí)也需供給尾吹氣（2～3ml/min）；
（3） 操作溫度為250～350℃。無(wú)論色譜柱溫度多么低，ECD的溫度均不應(yīng)低于250℃， 否則檢測(cè)器很難平衡。
?。?） 關(guān)閉載氣和尾吹氣后，用堵頭封住ECD出口，避免空氣進(jìn)入。