气相色谱仪操作失误和故障的排除方法

气相色谱仪故障和操作失误的排除

   气相色谱仪由六大单元组成，任一单元出现问题*终都会反映到色谱图上。现代的气相色谱仪很多都具备故障诊断功能，不同程度地给出仪器故障的判断。尽管如此，许多的问题尤其操作失误的问题仍需靠工作人员的努力。故障和失误可以采用逐个单元检查排除法，本文从分析人员的角度来讨论仪器故障的排除和分析人员操作失误或操作不当引起问题的排除。

2．1气路

气路的检查在故障的排除中往往十分有效，主要是检查：

1气源是否充足（一般要求气瓶压力**≥3MPa,以防瓶底残留物对气路的污染）；

2阀件是否有堵塞、气路是否有泄漏（采用分段憋压试漏或用皂液试漏）；

3净化器是否失效（看净化器的颜色及色谱基流稳定情况）；

4阀件是否失效或堵塞（看压力表及阀出口流量）；

5汽化室内衬管是否有样品残留物及隔垫和密封圈的颗粒物（看色谱基流稳定情况）；

6喷口是否堵塞（看点火是否正常）；

7对敏感化合物的分析，气化室的衬管和石英玻璃毛还**经过失活处理

2．2气相色谱仪色谱柱系统

色谱柱是分析的心脏部分，往往色谱图上的许多问题都与色谱柱系统密切相关，为此**按以下步骤检查柱系统。

2．2．1色谱柱的连接

检查柱后是否有载气；柱子连接是否有问题；尤其是毛细管柱的柱头是否堵塞；切割是否平整；是否有聚酰亚胺涂层伸过柱端；毛细管柱两头插入汽化室和检测器的位置是否正确；柱子是否超温运行或未老化好；密封圈选择是否合理。

毛细管柱在选用密封圈时**考虑：石墨垫易变形，有极好的再密封性，其上限温度是450⁰C；Vespel^TM很坚硬，再密封性受影响，其上限温度为350⁰C。VG1和VG2是由石墨和Vespel^TM组成，改善了再密封性，可重复使用，上限温度为400⁰C。

不锈钢填充柱在高于200⁰C时，可选用石墨、不锈钢或紫铜作封圈；在低于200⁰C时，可选用硅橡胶或聚四氟乙烯作密封圈。玻璃填充柱可根据使用温度分别选用石墨、硅橡胶或聚四氟乙烯作密封圈。

2．2．2色谱柱的柱容量

柱容量在柱分析中是很重要的影响因素。柱容量的定义是：在色谱峰不发生畸变的条件下，允放注入色谱柱的单个组分的**量（以ng计）。当注入色谱柱的单个组分的量超出柱容量，则出现前伸峰（或前沿峰）。前伸峰使色谱峰展宽，从而造成可能的积分误差及共洗脱问题，并出现保留时间的变化。

2．2．3载气的线速

载气在气相色谱分析中的影响不仅表现在载气速度影响溶质分子沿柱的移动速度；而且溶质扩散会通过载气影响色谱峰的扩张，通常表现在对理论塔板高度的影响。

在维持柱效降低不大于20%的情况，氢气、氦气、氮气的线速分别可采用35～3000px/s、20～1500px/s、10～750px/s。从而可能看出采用不同的载气，可适用的线速范围有很大。

2．2．4色谱柱的流失

柱流失一直是色谱工作者关心的课题，当系统泄漏进入氧气或有样品污染，都会导致色谱柱内固定相分解，**表现在基线上，其现象与处理分别如下：1基线急剧上升，形成峰后呈下降趋势，这可能是因为系统曾泄漏进入氧气，这时色谱柱需老化至基线正常。2基线急剧上升，伴有假峰持续出现，基线到达**处后成持续下降趋势，这可能是有非挥发性样品污染色谱柱，导致过量柱流失，解决的方法是先截取色谱柱柱头0.5m,而后在高温下老化色谱柱至基线正常。3基线急剧上升，一直维持在某一水平，这可能是一个未知因素未被排除，**想法排除。

2．3气相色谱仪各系统的加热控制

各系统加热控制的检查更多的是属于仪器上的问题，检查各系统的加热控制是否正常，一般可先用手感，后用测温计测量温度，看是否与显示值一致。有问题先看加热元件和测温元件是否正常，然后检查温控板。常见的是加热元件和测温元件出问题，可以更换相应元件。检查温控板是否有问题，可能采用更换温控板后重新测试的办法，温控板有问题一般采用换温控电路板。

2．4气相色谱仪放大器

正常情况放大器输出与采集系统已连接好，检查放大器时可先将放大器输入端与检测器断开，此时打开放大器，采集系统反映出来是基线跳到一个新水平，此时基线应平稳为一直线，且基流高低与放大器衰减和增益都成正比，极性倒向时基流有很大跳跃，调零功能也应正常反映到基流上，否则放大系统就有问题需检修。若是基线抖动，噪声大，可能是放大器受潮，输入极绝缘性能下降所致；可以将放大器的绝缘盒打开，用红外灯烘烤，或将放大器放入干燥器中1~2天。

2．5气相色谱仪检测器

在前面的基础上将色谱柱、检测器、放大器与采集系统都连接好，通载气并启动检测器（FID、PID、NPD升温后点火、TCD、ECD加工作电流），则采集系统反映出来的是基流跳到一个新的水平。改变工作电流或氢气流量（FID、PID）基流都会明显改变，这说明检测器信号已到达采集系统。在气化室和柱温维持常温的条件下，基流若平稳，则说明检测器没问题。若基线不满足要求，可能是检测器污染或检测器问题，**加以排除。在汽化室和色谱炉升温的条件下，若基线不满足要求，可能是汽化室中衬管或硅橡垫污染，也可能是色谱柱未老化好或色谱柱污染，**逐一加以排除。

气相色谱仪中的不同检测器机理各不相同，为了保证检测器的正常运行，在使用时提出不同的注意事项。

下面主要介绍FID和TCD在使用时注意事项。

2．5．1氢火焰检测器在使用中注意事项

由于FID对烃类组分的检测灵敏度较高，为了保证基线稳定，**注意以下几点：

1)三种气体的净化管内**填装活性炭，用以去除气体中微量烃类组分。

2) 色谱柱的固定相**在**使用温度下充分老化，减少固定液流失和固定液中溶剂的挥发所造成的基线漂移。

3) 高温下使用时，汽化室硅橡胶垫**先高温老化，避免出怪峰。

4) FID系统停机时，**先将H₂气关闭，即先关H₂气熄火，然后再关检测器的温度控制器和色谱炉降温，**关载气和空气。如果开机时，FID温度低于100℃时就通H₂ 点火；或关机时，不先关H₂ 熄火后降温，则容易造成FID收集极积水而绝缘下降，会引起基线不稳。

5) 分析时，应注意保证溶剂和主组分燃烧完全。当空气不足时，由于燃烧不完全，喷口、收集极形成结碳和污染，导致噪声增大、收集效率降低从而影响使用。所以空气量的保证是很重要的。

2．5．2热导检测器在使用中的注意事项

通常热导检测器的惠更斯电桥中加热丝在600~700℃的高温下工作，因此**注意以下事项：

严格遵守热导检测器先通载气后通热导工作电流的操作原则，在长期停机后重新启动操作时，应先通载气15min以上然后加热导工作电流，以保证热导元件不被氧化或烧坏，热导池尾气排空处的载气流量是鉴别热导池是否通气的有效方法。

给定桥电流的大小与载气种类有类，也与热导池工作温度有关，并需考虑被分析对象对检测器的灵敏度要求，其关系如图所示，具体详细数值参照所用仪器说明书中热导池桥电流给定曲线。

关机时首先**关闭检测器的工作电流，其次**在柱箱和检测器温度降到70℃以下，才能关闭气源。

TCD的稳定性受外界条件影响，外界条件影响的大小可参考表5，从表5可以看出热丝温度对TCD响应影响**，热丝的温度主要受桥电流影响，但也受检测器的温度和载气流量大小的影响。所以除了设计上要求桥电流稳定外，对载气流速和检测器的温度也有较高的要求：一般情况下，检测器的温度波动应小于±0.01 ℃，载气流量波动应小于±1%。

2．6采集系统

数据采集与处理系统目前多用计算机或微处理机，无论是工作站、微处理机还是记录器，可将其输入端短路，基线一定回零，而且平稳走直线，松开后基线跳到一个新水平。用手触输入端基线明显跳跃，则为正常。否则就出现问题，这方面出问题可以找有关专家解决。一般情况下，微处理机要求外壳有很好的接地，**是单独接地。采集系统正常后可以连入色谱仪系统，在仪器正常操作的条件下，可以对通过采集的信号判断排除故障。