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氣相色譜儀(GC)的使用維護以及故障檢查診斷
點擊次數(shù):832 發(fā)布時間:2014-11-5
氣相色譜法(GC)是一種應(yīng)用非常廣泛的分離手段,它是以惰性氣體作為流動相的柱色譜法,其分離原理是基于樣品中的組分在兩相間分配上的差異。氣相色譜法雖然可以將復(fù)雜混合物中的各個組分分離開,但其定性能力較差,通常只是利用組分的保留特性來定性,這在欲定性的組分*未知或無法獲得組分的標(biāo)準(zhǔn)樣品時,對組分定性分析就十分困難了。
質(zhì)譜儀(MS)的基本結(jié)構(gòu)
質(zhì)譜系統(tǒng)一般由真空系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測器和計算機控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(工作站)等部分組成。質(zhì)譜儀的離子源、質(zhì)量分析器和檢測器必須在高真空狀態(tài)下工作,以減少本底的干擾,避免發(fā)生不必要的分子-離子反應(yīng)。質(zhì)譜儀的高真空系統(tǒng)一般由機械泵和擴散泵或渦輪分子泵串聯(lián)組成。機械泵作為前級泵將真空抽到10-1-10-2Pa,然后由擴散泵或渦輪分子泵將真空度降至質(zhì)譜儀工作需要的真空度10-4-10-5Pa。雖然渦輪分子泵可在十幾分鐘內(nèi)將真空度降至工作范圍,但一般仍然需要繼續(xù)平衡2小時左右,充分排除真空體系內(nèi)存在的諸如水分、空氣等雜質(zhì)以保證儀器工作正常。
氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的進樣系統(tǒng)由接口和氣相色譜組成。接口的作用是使經(jīng)氣相色譜分離出的各組分依次進入質(zhì)譜儀的離子源。接口一般應(yīng)滿足如下要求:不破壞離子源的高真空,也不影響色譜分離的柱效;使色譜分離后的組分盡可能多的進入離子源,流動相盡可能少進入離子源;不改變色譜分離后各組分的組成和結(jié)構(gòu)。 離子源的作用是將被分析的樣品分子電離成帶電的離子,并使這些離子在離子光學(xué)系統(tǒng)的作用下,匯聚成有一定幾何形狀和一定能量的離子束,然后進入質(zhì)量分析器被分離。其性能直接影響質(zhì)譜儀的靈敏度和分辨率。離子源的選擇主要依據(jù)被分析物的熱穩(wěn)定性和電離的難易程度,以期得到分子離子峰。電子轟擊電離源(EI)是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀中zui為常見的電離源,它要求被分析物能氣化且氣化時不分解。質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的核心,它將離子源產(chǎn)生的離子按質(zhì)荷比(m/z)的不同,在空間位置、時間的先后或軌道的穩(wěn)定與否進行分離,以得到按質(zhì)荷比大小順序排列的質(zhì)譜圖。以四極質(zhì)量分析器(四極桿濾質(zhì)器)為質(zhì)量分析器的質(zhì)譜儀稱為四極桿質(zhì)譜。它具有重量輕、體積小、造價低的特點,是目前臺式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀中zui常用的質(zhì)量分析器。
檢測器的作用是將來自質(zhì)量分析器的離子束進行放大并進行檢測,電子倍增檢測器是色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀中zui常用的檢測器。
計算機控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(工作站)的功能是快速準(zhǔn)確地采集和處理數(shù)據(jù);監(jiān)控質(zhì)譜及色譜各單元的工作狀態(tài);對化合物進行自動的定性定量分析;按用戶要求自動生成分析報告。
標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖是在標(biāo)準(zhǔn)電離條件--70eV電子束轟擊已知純有機化合物得到的質(zhì)譜圖。在氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀中,進行組分定性的常用方法是標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索。即利用計算機將待分析組分(純化合物)的質(zhì)譜圖與計算機內(nèi)保存的已知化合物的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖按一定程序進行比較,將匹配度(相似度)zui高的若干個化合物的名稱、分子量、分子式、識別代號及匹配率等數(shù)據(jù)列出供用戶參考。值得注意的是,匹配率zui高的并不一定是zui終確定的分析結(jié)果。目前比較常用的通用質(zhì)譜譜庫包括美國國家科學(xué)技術(shù)研究所的NIST庫、NIST/EPA(美國*)/NIH(美國衛(wèi)生研究院)庫和Wiley庫,這些譜庫收錄的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖均在10萬張以上。
A. 氣相色譜的安裝調(diào)試
操作步驟
1). 取出記錄本登記使用者和開始時間。
2). 打開凈化器上的載氣開關(guān)閥,然后檢查是否漏氣,保證氣密性良好。
3). 調(diào)節(jié)總流量為適當(dāng)值(根據(jù)刻度的流量表測得)。
4). 調(diào)節(jié)分流閥使分流流量為實驗所需的流量(用皂膜流量計在氣路系統(tǒng)面板上的《SPLIT VENT》實際測量),柱流量即為總流量減去分流量。
5). 調(diào)節(jié)尾吹流量控制閥使尾吹流量為適當(dāng)值,并使尾吹流量與柱流量之和不低于載氣總流量。
6). 打開凈化器的空氣、氫氣開關(guān)閥,調(diào)節(jié)空氣、氫氣流量為適當(dāng)值。
7). 根據(jù)實驗需要設(shè)置柱溫、進樣口溫度和FID檢測器溫度。
8). FID檢測器溫度達到150oC以上,按FIRE鍵點燃FID檢測器火焰。
9). 設(shè)置FID檢測器靈敏度和輸出信號衰減。
10). 如果基線不在零位,調(diào)節(jié)調(diào)零電位器A使FID輸出信號在紀(jì)錄儀或積分儀零位附近。待所設(shè)參數(shù)達到設(shè)置時,即可進行分析。
11). 待所設(shè)參數(shù)達到設(shè)置時,即可進樣分析。
注意事項
1). 詳細(xì)閱讀使用說明由負(fù)責(zé)人考核后方可獨立操作.
2). 各種氣體流量在摸索出*條件后可固定使用.
3). 儀器每次使用應(yīng)詳細(xì)登記.
一`色譜儀的安裝
1.對色譜儀分析室的要求
(1)分析室周圍不得有強磁場,易燃及強腐蝕性氣體。
(2)室內(nèi)環(huán)境溫度應(yīng)在5~35度范圍內(nèi),濕度小于等于85%(相對濕度),且室內(nèi)應(yīng)保持空氣流通。有條件的廠安裝空調(diào)。
(3)準(zhǔn)備好能承受整套儀器,寬高適中,便于操作的工作平臺。一般工廠以水泥平臺較佳(高0.6~0.8米),平臺不能緊靠墻,應(yīng)離墻0.5~1.0米,便于接線及檢修用。
(4)供儀器使用的動力線路容量應(yīng)在10KVA左右,而且儀器使用電源應(yīng)盡可能不與大功率耗電量設(shè)備或經(jīng)常大幅度變化的用電設(shè)備公用一條線。電源必須接地良好,一般在潮濕地面(或食鹽溶液灌注)釘入長約0.5~1.0米的鐵棒(絲),然后將電源接地點與之相連,總之要求接地電阻小于1歐姆即可。(注:建議電源和外殼都接地,這樣效果更好)。
2.氣源準(zhǔn)備及凈化
(1)氣源準(zhǔn)備 事先準(zhǔn)備好需用氣體的高壓鋼瓶(一般大中城市均可購到),莊某一種氣體的鋼瓶只能裝這種氣體,每個鋼瓶的顏色代表一種氣體,不能互換。一般用氮氣,氫氣,空氣這三種氣體,每種氣體準(zhǔn)備兩個鋼瓶,以備用。有的廠使用氫氣發(fā)生器和空氣壓縮機也可,但空壓機必須無油。凡鋼瓶氣壓下降到1~2Mpa時,應(yīng)更換氣瓶。一般廠家使用使用以上氣體99.99%即可,電子捕獲檢測器必須使用高純氣源99.999%以上。
(2)氣源凈化 為了出去各種氣體中可能含有的水分,灰分和有機氣體成分,在氣體進入儀器之前應(yīng)先經(jīng)過嚴(yán)格凈化處理。若全部使用鋼瓶氣體,有的色譜儀附有凈化器,且內(nèi)已填有分子篩,活性炭,硅膠,基本可滿足要求。若使用一般氫氣發(fā)生器,則必須加強對水分的凈化處理,故應(yīng)增大干燥管面積(體積在450立方厘米以上為好,填料用分子篩為佳),并在發(fā)生器后接容積較大的儲器桶,以減少或克服氣源壓力波動時對儀器基線的影響。若使用空壓機作空氣來源,空壓機進氣口應(yīng)加強空氣過濾,加大凈化管體積,在干燥管內(nèi)應(yīng)填充一半分子篩,一半活性炭。一般國產(chǎn)無油氣體壓縮機(天津產(chǎn))可滿足需要。
3.色譜儀成套性檢查及安放
儀器開箱后,按資料袋內(nèi)附件清單,進行逐項清點,并將易損零件的備件予以妥善保存。然后按照儀器的使用說明書上要求,將其放置于工作平臺上,并對著接線圖和各插頭,插座將儀器各部分連接起來,zui后連接記錄儀和數(shù)據(jù)處理機。注意各接頭不要接錯。
4.外氣路的連接
(1)減壓閥的安裝
有的儀器隨機帶有減壓閥,若沒有的則要購買。所用的是2只氧氣,1只氫氣減壓閥。將2只氧氣減壓閥,1只氫氣減壓閥分別裝到氮氣,空氣和氫氣鋼瓶上(注意氫氣減壓閥螺紋是反向的,并在接口處加上所附的O形塑料墊圈,以便密封),旋緊螺帽后,關(guān)閉減壓閥調(diào)節(jié)手柄(即旋松),打開鋼瓶高壓閥,此時減壓閥高壓表應(yīng)有指示,關(guān)閉高壓閥后,其指示壓力不應(yīng)下降,否則有漏,應(yīng)及時排除(用墊圈或生料帶密封),有時高壓閥也會漏,要注意。然后旋動調(diào)節(jié)手柄將余氣排掉。
(2)外氣路連接法 把鋼瓶中的氣體引入色譜儀中,有的采用不銹鋼管(?2×0.5mm),有的采用耐壓塑料管(?3×0.5mm)。采用塑料管容易操作,所以一般采用塑料管。若用塑料管,在接頭處就要有不銹鋼襯管(?2×20mm)和一些密封用的塑料等材料。從鋼瓶到儀器的塑料管的長度視需要而定,不宜過長,然后用塑料管把氣源和儀器(氣體進口)連接起來。
(3)外氣路的檢漏 把主機氣路面板上載氣,氫氣,空氣的閥旋鈕關(guān)閉,然后開啟各路鋼瓶的高壓閥,調(diào)節(jié)減壓閥上低壓表輸出壓力,使載氣,空氣壓力為0.35~0.6Mpa(約3.5~6.0kg/cm3),氫氣壓力為0.2~0.35 Mpa。然后關(guān)閉高壓閥,此時減壓閥上低壓表指示值不應(yīng)下降,如下降,則說明連接氣路中有漏,應(yīng)予排除。
B、儀器維護
一、 保證汽化室密封墊的氣密性
a、 進樣口的硅橡膠墊的壽命與汽化室的溫度有關(guān),一般可以用數(shù)十次,硅橡膠墊漏氣時會引起基線的波動,分析的重現(xiàn)性變差,從而使結(jié)果不準(zhǔn)。
b、 由于進樣器穿刺過多,使硅橡膠墊碎屑進入汽化室,如果碎屑過多,高溫時會影響基線的穩(wěn)定,或者形成鬼峰。
因此為保證分析的正常進行請經(jīng)常更換密封墊和經(jīng)常檢查汽化室的氣密性。
二、 經(jīng)常清理汽化室或襯管
a、 由于長期使用,汽化室和襯管內(nèi)常聚集大量的高沸點物質(zhì),如遇某次分析高沸點物質(zhì)時就會逸出多余的峰,給分析帶影響,因此要經(jīng)常用有機溶劑清洗汽化室和襯管。
b、 汽化室的清洗:卸掉色譜柱,在加熱和通氣的情況下,由進樣口注入無水乙醇或丙酮,反復(fù)幾次,zui后加熱通氣干燥。
三、 氣路的經(jīng)常性檢漏
a、 一般情況下,在購置新儀器時已經(jīng)進行過檢漏,但是在使用過程中如發(fā)現(xiàn)靈敏度降低、保留時間延長、出現(xiàn)波浪狀的基線等,則應(yīng)重新檢漏,尤其是氫氣氣路更應(yīng)該經(jīng)常性檢漏,以免發(fā)生危險。
b、 有的控制閥門是用“O”形橡膠圈,由于長期磨損,可能漏氣;進樣口硅膠墊不經(jīng)常更換、色譜柱沒有接好…….都可能漏氣。故要經(jīng)常檢漏!
四、 熱導(dǎo)檢測器(TCD)的清洗
a、 拆下色譜柱,換上一根空的短的色譜柱,通載氣,升高柱溫箱和檢測室溫度至200-250度,從進樣口注入2ml有機溶劑,重復(fù)數(shù)次,通氣至干燥。
b、 清洗時不能通電橋電流。否則會損壞檢測器!?。?!
五、 電子俘獲檢測器(ECD)的清洗
a、 清洗法同熱導(dǎo)檢測器。
b、 清洗有機溶劑不能用電負(fù)性的有機溶劑如三氯甲烷、四氯化碳等,可用苯、正已烷等。于250度。
c、 對于放射源是Ni63檢測器溫度在250-300之間,而氚鈧源溫度應(yīng)不高
d、 在清洗ECD時必要時做好個人防護!!
六、 氫焰檢測器(FID)的清洗
a、 清洗的目的是為了提高檢測器的絕緣程度。
b、 污染嚴(yán)重時可卸下收集極、極化極、噴嘴。收集極、極化極可用無水乙醇浸泡擦洗,底座和噴嘴用有機溶劑反復(fù)沖洗,通氣管路也要*清洗,噴嘴口要平整光滑,如有毛刺可用油石或什錦銼、砂紙打磨光滑,再用乙醇反復(fù)沖洗,然后用熱冷風(fēng)交替吹干。
c、 固定這些電極的絕緣體可在無水乙醇中浸泡10-15min ,用綢子或紗布擦拭干凈。烘干待安裝。
d、 裝配時要恢復(fù)原狀,做到俯視噴嘴、極化極、收極集三者同心,側(cè)視極化極與噴嘴口二者處于同一水平。
e、 注意:清洗完后,所有的配件禁止用手接觸,安裝時要戴干凈手套,所有的工具用前要清洗干燥。
七、 氮磷檢測器(NPD)及火焰光度檢測器(FPD)的清洗
由于上述二檢測器與FID結(jié)構(gòu)基本相似,故清洗方法參考FID的清洗。NPD注重銣銖的清洗;而FPD則應(yīng)注重光窗的清洗,但注意不要將光電管暴露于強光下