氣相色譜儀日常使用和維護

王鴻靜 張艷霞

（開封市供水總公司 水質監測站，河南 開封 475002）

氣相色譜（GC）是一種將混合物分離為單獨的化合物組分的分析技術。實際工作中要分析的樣品往往是復雜集體中的多組分混合物，對含有未知組分的樣品，首先必須將其分離，然后才能對有關組分進行進一步的分析。混合物分離是基于組分的物理化學性質的差異，GC主要是利用物質的沸點、極性及吸附性質的差異來實現混合物的分離。待分析樣品在汽化室汽化后被惰性氣體（即載氣，一般為氮氣）帶入色譜柱，柱內含有液體或固體固定相，由于樣品中各組分的沸點、極性或吸附性能不同，每種組分都傾向于在流動相和固定性之間形成分配或吸附平衡。流動相攜帶化合物通過固定相，由于樣品中不同的成分在固定相移動的速度不同，因此這些成分發生了分離。但由于載氣是流動的，這種平衡實際上很難建立起來，也正是由于載氣的流動，使樣品組分在運動中進行反復多次的分配或吸附、解附，結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。當組分流出色譜柱后，立即進入檢測器，檢測器能夠將樣品組分的存在與否轉變為電信號，而電信號的大小與被測組分的量或濃度成正比，當將這些信號放大并記錄下來時，包含了色譜的全部原始信息。在沒有組分流出時，色譜圖的記錄是檢測器的本底信號，即色譜圖的基線。

1 載氣系統

GC的第1個主要組成部分是載氣。載氣的作用是傳輸樣品通過整個系統。所用的載氣通常由高壓氣瓶經減壓提供 （壓力應為0.5MPa），根據應用要求及所使用的檢測器種類而選擇氣體。使用的氣體不能和樣品發生反應，因此應使用惰性氣體。氣體的純度是一項重要因素，可避免背景影響因素。載氣經穩壓后流至進樣口，再流經色譜柱，出柱后流經檢測器，最后排入空氣。

2 進樣系統

包括進樣器、進樣口、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸汽）

2.1 進樣器

進樣器的針頭直接影響進樣口隔墊的壽命，例如針頭有毛刺、尖銳邊緣、粗糙表面或針頭鈍。

2.1.1 液體樣品使用自動進樣器，用針尖鋒利的微量進樣針，將1微升樣品刺入進樣口隔墊，經汽化室汽化后，進入色譜柱。

2.1.2 氣體樣品的進樣同樣采用微量進樣針由進樣口注入汽化室進入色譜柱。

2.2 進樣口

進樣口的目的是將樣品引入到載氣流中，使樣品以一種可重復再現的方式進入到色譜柱中，樣品應具有代表性，不應發生化學反應。最常用的是分流/不分流進樣口。

進樣口溫度過高，樣品會發生分解；若過低，較重的成分將不汽化而留在進樣口。未汽化的物質會積累在進樣口，造成阻塞影響分流比，污染進樣口。泄露也是進樣口常見的問題，進樣口泄露，對色譜信號會產生影響，如保留時間漂移、響應值降低、柱前壓降低或檢測器信號噪聲加大。

進樣口隔墊一般為硅橡膠材料制成，有不同的使用溫度上限（400度）。低溫隔墊（200度以下使用）較軟，密封性好，與高溫隔墊相比，耐穿刺性好（進樣次數多），如果使用溫度高于推薦溫度可能發生泄漏或分解，其中不可避免地含有一些殘留溶劑或低分子齊聚物，經由汽化室高溫的影響，這將導致樣品損失，柱前壓降低，降低色譜柱載氣流速，縮短柱壽命并導致“鬼峰”（即不是樣品本身的峰）的出現，保留時間漂移、響應值降低、檢測器信號噪聲加大、峰面積重現性差而影響分析。日常工作中，為避免鬼峰的發生，應注意以下幾點：在推薦溫度范圍內使用；定期更換，自動進樣300次左右；安裝隔墊螺母用手擰緊。

2.3 汽化室

汽化室有電熱金屬塊構成，上面具有硅橡膠墊封閉的進樣口，其作用是將液體樣品或溶液樣品瞬間汽化為蒸汽。

3 色譜柱

實現樣品組分的分離。色譜柱是氣相色譜儀的核心部件，GC中通常使用由熔融石英制成的毛細管柱，內徑是0.05到0.75mm，長達150m。GC色譜柱可進行痕量分析，包括酸堿和其它活性化合物的分析，對流失、靈敏度和柱效的最嚴格要求。

柱流失會降低質譜圖的一致性，縮短正常運行時間和色譜柱的壽命。色譜柱的活性會造成嚴重的峰拖尾，以及活性化合物的損失或降解，導致定量結果不準確。實際工作中色譜柱直徑越小，效率越高，可加快分析速度；在不影響分離的情況下盡量用可能最短的柱子以減少分析的運行時間，減小進樣量，使用程序升溫改善后流出組分峰形，來提高柱效。

氧氣是色譜柱的天敵，當柱溫增加時，氧氣會嚴重破壞固定相。載氣流路泄露很容易使氧氣進入色譜柱。這會導致色譜柱過早的流失，活性化合物的峰拖尾，柱效及分離度下降。

4 檢測器

對流出柱的樣品組分進行識別和響應。如果說色譜柱是色譜分離的心臟，那么，檢測器就是色譜儀的眼睛。無論色譜分離的效果多么好，若沒有好的檢測器就會“看”不出分離效果。因此，高靈敏度、高選擇性的檢測器一直是色譜儀發展的關鍵技術。我們使用的氣相色譜儀是電子捕獲檢測器（ECD）和氫火焰離子化檢測器（FID）

4.1 電子捕獲檢測器（ECD）

ECD操作時應注意：尾吹氣不能采用氫氣，一定要使用氮氣；微量的氧氣會影響基線穩定性；將檢測器出口接到室外；如果檢測器污染，不能自行拆開清洗，有放射源；在不使用ECD時用堵頭將進口堵上，出口的軟管對折，用夾子夾住。隨著ECD使用時間的增長，儀器的基線噪聲或輸出值會逐漸升高，如果確定這些問題不是由GC系統漏氣造成的，那么檢測器內可能存在由柱流出物帶入的污染物。

4.2 氫火焰離子化檢測器(FID)

FID是一個破壞性、質量型檢測器。火焰中生成大量碳正離子，被收集后形成檢測器信號。當空氣和氫氣比例（10：1）不合適、氫氣純度不夠、溫度設置不正確（低于150度）、點火補償值設置不正確等會出現FID點火故障。

5 數據系統

將檢測器的信號轉換為色譜圖，并進行定性、定量分析。每個工作站都是一套自己的集儀器控制、數據采集、數據分析。建立或編輯一個新方法，設置方法參數，每個數據文件中包含兩個用于創建運行的方法。分析方法的備份在方法的采集部分完成后直接保存，數據分析的方法的備份在數據處理部分完成后被保存。

6 常見故障與日常維護

氣相色譜儀對環境溫度要求不高，但濕度太高會使響應值下降，影響監測效果。流量和溫度設置值改變，色譜柱和氣體被污染及隔墊處泄露都會造成基線波動和漂移。在分析過程中可以通過運行柱補償來修正基線的漂移。色譜柱被污染，應通過對色譜柱的徹底老化來將這種效應降到最小。隔墊處泄露應及時更換隔墊，不及時更換會發生系統漏氣、出現鬼峰等現象，并使用直徑更小的進樣針。

7 結束語

氣相色譜儀的正確使用和維護并不限于以上所寫的這些內容，由于不同的系統和樣品因素，維護的頻度和類型很可能是不同的，這就需要技術人員在平時工作中注意積累經驗來共同探討。