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氣相色譜儀載氣的純度和選擇原則
發(fā)布時(shí)間：2017.12.19 閱讀量：1777
根據(jù)每一家用戶具體使用的那一類（高，中，抵擋）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，整臺(tái)儀器（氣路控制部件，氣體過濾器）的壽命。
實(shí)踐證明，作為中高檔儀器，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。對于低檔儀器，作常量或半微量分析，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)漏氣或其他的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：分析極性化合物添加適量的水蒸氣，操作火焰光度檢測器時(shí)，為了提高分析硫化物的靈敏度，而添加微量硫。操作氦離子化檢測器要氖的含量必須在5－25ppm，否則會(huì)在分析氫，氮和氬氣時(shí)產(chǎn)生負(fù)峰或“W”形峰等。本文就不在此做詳細(xì)討論了。
氣體純度低的不良影響
根據(jù)分析對象，色譜柱的類型，操作儀器的擋次和具體檢測器，若使用不合要求的低純度氣體，不良影響有以下幾種可能：
1. 樣品失真或消失：如H2O氣使氯硅樣品水解；
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。
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；
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；
5. 檢測器：
TCD：信噪比減小，無法調(diào)另，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≤1Ⅹ10－⒒/秒下操做時(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：載氣中的氧和水對檢測器的正常工作影響最大，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，而且線性亦變窄了。
實(shí)踐證明：在操作ECD時(shí)載氣中的水含量低于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)被污染而造成的對載氣的二次污染至使ECD基頻大幅度增加使信燥比減小.
FPD NPD等常用檢測器：由于他們屬于選擇性檢測器,操做時(shí)要根據(jù)分析要求,特別注意被測敏感物質(zhì)中雜質(zhì)的去除.
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"。
7)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)。
d. 檢測器的壽命
實(shí)踐表明,對ECD和TCD的壽命最明顯，這點(diǎn)應(yīng)引起用戶特別注意。
對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所以對于10ppm的痕量分析,載氣的純度應(yīng)高于99.999%;
對于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.
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. 濃度型檢測器比質(zhì)量型檢測器要求高;
5. 配有甲烷裝置的FID比單FID操作的對載氣中的微量CO,CO2要求要高的多.
6. 從儀器壽命和保持儀器的高靈敏度講,中高檔儀器比低當(dāng)儀器要求高。
載氣不純解決方案：
當(dāng)發(fā)現(xiàn)載氣純度不夠時(shí)，除了更換為更高純度的氣體外，還可以從以下方面來解決：
① 分析對象：盡量避免用GC分析在高溫下容易發(fā)生氧化、還原、水解的化合物成分，避免樣品組分失真甚至消失而影響結(jié)果分析；
② 儀器系統(tǒng)：裝機(jī)前，載氣和輔助氣管路要清洗干凈，并且氣體一定要安裝過濾凈化裝置，吸附氣體中殘存的干擾成分，同時(shí)注意過濾凈化裝置是否失效，并避免氣路調(diào)節(jié)閥受到污染而使調(diào)節(jié)精度降低，氣路污染影響儀器的靈敏度、損害儀器等；
③ 色譜柱：為了避免載氣中雜質(zhì)的影響，可在分析柱前，連接上一段1m左右的同類型色譜柱，作為保護(hù)柱，一段時(shí)間后，更換前端保護(hù)柱就可以，避免分析柱壽命縮短；或者運(yùn)行一段時(shí)間后，將分析柱截掉1m左右，去除性能降低的部分色譜柱。
實(shí)際操作時(shí)，要根據(jù)檢測器的噪聲水平判斷氣體的純度。如對ECD，載氣不純、雜質(zhì)多如含氧量高，會(huì)導(dǎo)致檢測器明顯噪聲大、靈敏度降低、線性范圍變窄，甚至基線顯著飄移、出現(xiàn)倒峰等。
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有機(jī)會(huì)在加以討論.
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ECD,甲烷化裝置等的損壞,信噪比減小的無法使用,下表給出了用于常規(guī)分析時(shí),推薦使用的氣體純度(僅供參考)
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，整臺(tái)儀器（氣路控制部件，氣體過濾器）的壽命。
實(shí)踐證明，作為中高檔儀器，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。對于低檔儀器，作常量或半微量分析，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)漏氣或其他的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：分析極性化合物添加適量的水蒸氣，操作火焰光度檢測器時(shí)，為了提高分析硫化物的靈敏度，而添加微量硫。操作氦離子化檢測器要氖的含量必須在5－25ppm，否則會(huì)在分析氫，氮和氬氣時(shí)產(chǎn)生負(fù)峰或“W”形峰等。本文就不在此做詳細(xì)討論了。
氣體純度低的不良影響
根據(jù)分析對象，色譜柱的類型，操作儀器的擋次和具體檢測器，若使用不合要求的低純度氣體，不良影響有以下幾種可能：
1. 樣品失真或消失：如H2O氣使氯硅樣品水解；
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。
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；
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；
5. 檢測器：
TCD：信噪比減小，無法調(diào)另，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≤1Ⅹ10－⒒/秒下操做時(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：載氣中的氧和水對檢測器的正常工作影響最大，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，而且線性亦變窄了。
實(shí)踐證明：在操作ECD時(shí)載氣中的水含量低于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)被污染而造成的對載氣的二次污染至使ECD基頻大幅度增加使信燥比減小.
FPD NPD等常用檢測器：由于他們屬于選擇性檢測器,操做時(shí)要根據(jù)分析要求,特別注意被測敏感物質(zhì)中雜質(zhì)的去除.
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"。
7)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)。
d. 檢測器的壽命
實(shí)踐表明,對ECD和TCD的壽命最明顯，這點(diǎn)應(yīng)引起用戶特別注意。
對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所以對于10ppm的痕量分析,載氣的純度應(yīng)高于99.999%;
對于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.
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. 濃度型檢測器比質(zhì)量型檢測器要求高;
5. 配有甲烷裝置的FID比單FID操作的對載氣中的微量CO,CO2要求要高的多.
6. 從儀器壽命和保持儀器的高靈敏度講,中高檔儀器比低當(dāng)儀器要求高。
載氣不純解決方案：
當(dāng)發(fā)現(xiàn)載氣純度不夠時(shí)，除了更換為更高純度的氣體外，還可以從以下方面來解決：
① 分析對象：盡量避免用GC分析在高溫下容易發(fā)生氧化、還原、水解的化合物成分，避免樣品組分失真甚至消失而影響結(jié)果分析；
② 儀器系統(tǒng)：裝機(jī)前，載氣和輔助氣管路要清洗干凈，并且氣體一定要安裝過濾凈化裝置，吸附氣體中殘存的干擾成分，同時(shí)注意過濾凈化裝置是否失效，并避免氣路調(diào)節(jié)閥受到污染而使調(diào)節(jié)精度降低，氣路污染影響儀器的靈敏度、損害儀器等；
③ 色譜柱：為了避免載氣中雜質(zhì)的影響，可在分析柱前，連接上一段1m左右的同類型色譜柱，作為保護(hù)柱，一段時(shí)間后，更換前端保護(hù)柱就可以，避免分析柱壽命縮短；或者運(yùn)行一段時(shí)間后，將分析柱截掉1m左右，去除性能降低的部分色譜柱。
實(shí)際操作時(shí)，要根據(jù)檢測器的噪聲水平判斷氣體的純度。如對ECD，載氣不純、雜質(zhì)多如含氧量高，會(huì)導(dǎo)致檢測器明顯噪聲大、靈敏度降低、線性范圍變窄，甚至基線顯著飄移、出現(xiàn)倒峰等。
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有機(jī)會(huì)在加以討論.
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ECD,甲烷化裝置等的損壞,信噪比減小的無法使用,下表給出了用于常規(guī)分析時(shí),推薦使用的氣體純度(僅供參考)
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2024-09-29
