气相色谱仪是一种对混合气体中各组分进行分析检测的仪器。在使用过程中,常会由于仪器的本身结构、检测的样品特性、使用人员的操作等各方
面原因出现诸多故障,给正常的分析检测工作造成困扰。本文通过总结气相色谱仪使用过程中常出现的问题,并提出相应的解决办法及日常维护的
方法,以期达到提高检测的质量和效率的目的。
气相色谱常见故障及产生原因
常见的色谱故障为:基线波动和漂移、基线噪声、保留时间漂移、组分分离不完全和FID检测器点火困难等。因此,在排查问题产生原因的过程中应
当注意尽量避免拆卸和更换部件,以免扩大或转移问题范围。应当结合色谱的工作原理和操作人员的工作经验,从最易解决的方案人手进行排查,解决问题,以保证检测结果的准确可靠。各类故障产生原因及解决措施如下。
1、基线波动和漂移
2、基线噪声1、基线波动和漂移
通常来说,气相色谱基线的波动和漂移都是基线问题,基线问题可能造成测量误差的增大,甚至导致仪器无法正常使用。造成基线波动和漂移的原因有:(1)载气流量波动;(2)色谱柱被污染;(3)气体被污染。
如出现此类问题,首先可以考虑检查气体供应的连续性,若载气的供应不连续或不稳定,通常会导致基线波动或基线不规则漂移,同时伴随灵敏度的下降,此时可通过调整载气压力大小来排除故障;
其次,可考虑是否色谱柱被污染,可通过对色谱柱进行彻底老化来将这种效应降到最小;
若经过检查排除前两类产生故障的原因,则考虑是否管路泄漏导致载气含有了氧气、水分或碳氢化合物等,造成气体污染,此时应当重新调整管路连接。
其次,可考虑是否色谱柱被污染,可通过对色谱柱进行彻底老化来将这种效应降到最小;
若经过检查排除前两类产生故障的原因,则考虑是否管路泄漏导致载气含有了氧气、水分或碳氢化合物等,造成气体污染,此时应当重新调整管路连接。
通常,造成基线噪声的可能原因:(1)载气纯度不够。气相色谱仪对所用载气纯度要求很高,如果载气纯度不够,会引起基线噪声变大,基线向上不断漂移,最终导致检测工作无法正常展开;(2)进样阀、管路被污染或隔垫降解;(3)载气的管路、接头等连接部位泄漏导致载气含有了氧气、水分或碳氢化合物。
解决上述问题,首先应确保气相色谱仪要求气源的纯度在99.99%以上。可通过检查载体的纯度,确定是否进入了未知样品;其次,可以检查进样
阀是否被污染或隔垫发生降解,若经过检查发现进样阀被污染,可采用载气吹扫半小时至1小时,如果此时基线仍然不正常,则考虑是否需要更换隔垫;如果以上原因都排除在外,最后应检查载气的管路、接头等连接部位是否有泄漏。
3、保留时间漂移
在某次实验中,使用了配有TCD检测器的气相色谱仪。首次检测时,保留时间如表1所示。相对标准偏差RSD超出了计量性能要求(RSD≤1%)。检查发现隔垫处发生泄漏,更换隔垫后保留时间恢复正常。发生保留时间漂移现象时,其可能导致的原因通常为隔垫、色谱柱连接处发生泄漏或色谱柱污染。
首先考虑隔垫或色谱柱连接部位发生泄漏,排除故障的方法是使用检漏液对各连接处进行检漏,发现漏气处及时进行处理;其次,考虑是否色谱柱受到污染,通常色谱柱的污染会带来保留时间的变化,此时可用溶剂清洗色谱柱或在推荐的最高色谱柱使用温度低20℃的条件下,老化柱子4h,或从柱前端截去1/2到1m,并在工作站中进行色谱柱的校准来排除故障。
4、组分分离不完全
气相色谱仪通过色谱柱实现混合物气体的组分分离,通常造成组分分离不完全的可能原因为:(1)色谱柱污染;(2)载气流速或柱箱温度没有设置好;
(3)检测器灵敏度过低。
发生该问题,首先考虑色谱柱是否受到污染,若色谱柱受到污染,排除故障的方法是拆下色谱柱连接检测器端,与进样口连接通载气,在推荐的最高色谱柱使用温度低20℃的条件下,老化柱子4h;
若色谱柱性能良好未受污染,则考虑是载气流速或柱箱温度没有设置好,此时应调节载气流速,一般情况下,当柱箱温度一定时,可适当减慢载气流速以获得理想的分离效果;
其次,考虑是否是检测器灵敏度过低,使含量少的组分检测不出来,此时可通过加大进样量,提高检测器灵敏度来解决故障。
若色谱柱性能良好未受污染,则考虑是载气流速或柱箱温度没有设置好,此时应调节载气流速,一般情况下,当柱箱温度一定时,可适当减慢载气流速以获得理想的分离效果;
其次,考虑是否是检测器灵敏度过低,使含量少的组分检测不出来,此时可通过加大进样量,提高检测器灵敏度来解决故障。
5、 FID检测器点火困难
FID检测器是一种质量检测器,其工作原理为载气裂解产生的自由基与激发态原子氧(分子氧)及水分发生化学反应,产生微弱的电流,电流信号输
出到记录仪,得到峰面积与组分质量成正比的色谱曲线。
通常,造成FID检测器点火困难的可能原因为:
(1)喷嘴堵塞或收集极有沉积物;(2)冷凝;(3)氢气或空气纯度不够;(4)柱流速过高。
解决上述问题,一是检查喷嘴是否堵塞,对堵塞喷嘴进行清洗。清洗时,可用清洗金属丝从喷嘴顶部穿人,插入拉出数次,直到金属丝可光滑移动;收集极的沉积物可使用超声波进行清洗除去;
二是由于FID燃烧过程中会导致水的形成,所以检测器温度必须保持高于1000C,以免水分冷凝。若FID检测器长期闲置,则在开机使用时应设置高温,对检测器老化数小时后再点火;
三是检查气体输出压力是否正常,若输出压力不够,则需要检查管路是否漏气。对于使用氢气发生器的设备,需要更换电解液以获得高纯度氢气,使用时,将氢气放空一段时间后再点火;
四是检查气体流量设置。一般将FID氢气流量设置为(35—40)ml/min,空气流量设置为(350—400)ml/min,以确保氢气充分燃烧,提高检测精度。而且,为避免尾吹气流量过大吹灭火焰,FID尾吹气流量和注流量之和通常设置为(30~35)mL/min。连续开展气体检测分析时,为了防止FID点火困难,一直开着检测器是最简单的办法。
通常,造成FID检测器点火困难的可能原因为:
(1)喷嘴堵塞或收集极有沉积物;(2)冷凝;(3)氢气或空气纯度不够;(4)柱流速过高。
解决上述问题,一是检查喷嘴是否堵塞,对堵塞喷嘴进行清洗。清洗时,可用清洗金属丝从喷嘴顶部穿人,插入拉出数次,直到金属丝可光滑移动;收集极的沉积物可使用超声波进行清洗除去;
二是由于FID燃烧过程中会导致水的形成,所以检测器温度必须保持高于1000C,以免水分冷凝。若FID检测器长期闲置,则在开机使用时应设置高温,对检测器老化数小时后再点火;
三是检查气体输出压力是否正常,若输出压力不够,则需要检查管路是否漏气。对于使用氢气发生器的设备,需要更换电解液以获得高纯度氢气,使用时,将氢气放空一段时间后再点火;
四是检查气体流量设置。一般将FID氢气流量设置为(35—40)ml/min,空气流量设置为(350—400)ml/min,以确保氢气充分燃烧,提高检测精度。而且,为避免尾吹气流量过大吹灭火焰,FID尾吹气流量和注流量之和通常设置为(30~35)mL/min。连续开展气体检测分析时,为了防止FID点火困难,一直开着检测器是最简单的办法。