氣相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)漏氣檢查方案

劉玉奇

摘 要：維護(hù)氣相色譜或者氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)的無泄漏對于確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳性能并提供可靠、可重現(xiàn)性和準(zhǔn)確的結(jié)果至關(guān)重要。本文介紹了漏氣的常見征兆，并討論的漏氣檢查應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域以及漏氣后的修復(fù)方法。獲取最佳系統(tǒng)性能的關(guān)鍵是使用高純度的載氣、選擇合適的密封墊圈、密封墊圈安裝力度恰到好處、氣相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用色譜的漏氣檢查。

關(guān)鍵詞：氣相色譜;氣質(zhì)聯(lián)用色譜;可重復(fù)性

保證氣相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)的氣密性對于保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性和可重現(xiàn)性具有重要意義。本方案通過系統(tǒng)的檢查對泄露前的一些征兆進(jìn)行判斷并及時對存在的泄露進(jìn)行處理，保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。

1 泄露征兆

氣相色譜氣體泄露一般分為兩大類：嚴(yán)重漏氣和輕微漏氣，前者使整個儀器系統(tǒng)無法正常工作，后者不妨礙系統(tǒng)運(yùn)行，但會對色譜分析產(chǎn)生負(fù)面影響，主要包括分析結(jié)果的不準(zhǔn)確和重復(fù)性差。

嚴(yán)重漏氣通常會迫使儀器的電子壓力控制模塊（EPC）安全關(guān)閉，使儀器無法達(dá)到就緒狀態(tài)。導(dǎo)致嚴(yán)重漏氣的原因可包括例如色譜柱沒有安裝到預(yù)定的進(jìn)樣口位置、色譜柱沒有連接到預(yù)期的檢測器、色譜柱存在損壞、接頭出現(xiàn)松動或破損、墊圈或隔墊有破損等多種可能。一般情況下，通過目測和檢查方法設(shè)置可以快速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這些征兆的原因并加以解決。

對于那些不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的輕微漏氣，檢查起來將更為復(fù)雜。輕微漏氣的征兆可包括實(shí)際壓力讀數(shù)的不間斷循環(huán)（漂移幅度大于0.02psi）、保留時間重復(fù)性差、背景噪音高于正常值、柱流失高于正常值、基線漂移、進(jìn)樣口活性高于往常、峰出現(xiàn)拖尾、進(jìn)樣口維護(hù)頻率增高以及峰面積重復(fù)性變差。圖1為費(fèi)托合成廢水組分在暴露于1000μL/L氧氣前后的出峰對比圖，氦氣為載氣，僅在進(jìn)樣10次以后，柱流失就出現(xiàn)了顯著的升高，譜峰保留時間明顯縮短。

2 載氣注意事項(xiàng)

使用純度已知的高質(zhì)量載氣和檢測器氣體是獲得最佳氣相分析結(jié)果所必不可少的。載氣和檢測器氣體的純度最低為99.9995%。火焰離子檢測器推薦使用零級空氣并使用在線指示氣體補(bǔ)集阱。不同供應(yīng)商的氣體認(rèn)證測試和產(chǎn)品說明各有不同，因此，獲得氣體的分析證書（COA）對掌握氣體質(zhì)量非常重要。COA上的關(guān)鍵信息包括執(zhí)行的測試、污染物特征，以及說明是對批次中的各個氣瓶進(jìn)行逐一測試（優(yōu)選）還是從同一批次中隨機(jī)抽取代表性氣瓶進(jìn)行測試。另強(qiáng)烈推薦在使用瓶裝鋼瓶氣時應(yīng)在接收鋼瓶后對所使用的鋼瓶氣進(jìn)行隨機(jī)抽檢，對氧含量、微量一氧化碳、二氧化碳含量和甲烷含量進(jìn)行測定。

3 密封墊圈的選擇

根據(jù)所使用的色譜柱管線尺寸和特定接頭選擇合適的密封墊圈是最大限度減少千載漏氣和防止樣品流路免受污染的關(guān)鍵因素。內(nèi)徑0.1mm到0.25mm的色譜柱適用同一尺寸的密封墊圈，內(nèi)徑0.32mm和0.53mm的色譜柱分別適用內(nèi)徑更大的密封墊圈，以確保這些外徑更大的色譜柱可以順利通過。

密封墊圈材質(zhì)的選擇也同等重要，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用進(jìn)行選擇以獲得所需的結(jié)果。石墨墊圈常用于一般應(yīng)用以及高溫應(yīng)用（大于350℃），但通常情況下，它不像聚酰亞胺/石墨墊圈或金屬墊圈那樣無污染。此外，石墨是一種多孔性材料，透氣性稍好些，因此會產(chǎn)生微小的連續(xù)泄露。石墨碎屑還容易連續(xù)脫落，造成污染。純聚酰亞胺墊圈只推薦在非加熱區(qū)使用，因?yàn)檫@種材料的墊圈經(jīng)過熱循環(huán)后會急劇萎縮。聚酰亞胺/石墨墊圈是氣質(zhì)聯(lián)用分析和痕量分析的極佳選擇，但經(jīng)過反復(fù)的熱循環(huán)后，容易出現(xiàn)萎縮，從而迫使操作者不斷的調(diào)試接頭避免漏氣。另外在使用墊圈時要避免過度擰緊，過度擰緊會使色譜柱斷裂或者造成接口永久性損傷，最后導(dǎo)致漏氣。正確安裝石墨墊圈、聚酰亞胺/石墨墊圈、進(jìn)樣口密封墊、O形圈和隔墊對實(shí)現(xiàn)無泄漏連接同樣重要。安裝力度恰到好處是正確安裝這些較柔韌的組件核心所在。如果已擰到剛剛好，再擰緊則不見得更好，因?yàn)檫@些彈性材料很容易被擠壓超過他們的設(shè)計(jì)規(guī)格，導(dǎo)致更快出現(xiàn)泄漏且頻率更高。如果反復(fù)過度擰緊質(zhì)譜傳輸線的黃銅螺母，螺母自身可能會產(chǎn)生裂紋，從而可能引起質(zhì)譜傳輸線永久性的損壞。

4 氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)漏氣檢查

氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)保持真空時的真空讀數(shù)一般在10-6或者10-7Torr范圍內(nèi)。如果真空泵不能相對快速的達(dá)到這個水平，則說明在質(zhì)譜系統(tǒng)某處存在漏氣。確認(rèn)吹掃閥處在關(guān)閉狀態(tài)，傳輸線接頭安裝正確，真空腔側(cè)板上大的O形圈安裝位置正確。

可在調(diào)諧模式下對水和空氣進(jìn)行基于軟件的性能檢查。此檢查目的是查找空氣中典型存在的分子離子相對于校準(zhǔn)離子的關(guān)系。離子18（水）、28（氮?dú)猓?2（氧氣）、44（二氧化碳）和69（自動調(diào)諧所使用的PFTBA典型基峰）均受到監(jiān)測。氮?dú)猓?8）相對于69的豐度如果大于10%，則說明系統(tǒng)還未達(dá)到足夠的真空或者系統(tǒng)中存在漏氣。如果存在空氣泄露，則氮?dú)夂脱鯕庳S度比通常為4：1。水峰也常常會出現(xiàn)，尤其在系統(tǒng)排空并暴露于外環(huán)境之后。一個無泄漏的平衡系統(tǒng)應(yīng)該是氮?dú)猓?8）的豐度遠(yuǎn)低于10%，氧氣的豐度約為氮?dú)庳S度的1/4，理想狀況下，水峰（18）要低于氮?dú)猓?8）的峰高。氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)漏氣故障排查是一個排除的過程，需要檢查可能發(fā)生漏氣的每一個部位。可以適用塑料管直接進(jìn)行碳氟化合物或者氬氣噴霧，這對排查泄露是非常有用的，在可疑的部位進(jìn)行少量噴射，然后通過人工調(diào)諧監(jiān)測可能的離子碎片峰，是非常有效的漏氣排查手段。需要檢查的漏氣關(guān)鍵點(diǎn)包括連接柱溫箱的傳輸線、隔墊螺母、色譜柱螺母和質(zhì)譜真空艙側(cè)面板上大的O形圈。一旦發(fā)生漏氣，可以通過更換隔墊，重新安裝色譜柱，或者清洗真空艙側(cè)板的O形圈并重新安裝到位等方法進(jìn)行補(bǔ)救。

5 結(jié)論

通過遵循本方案中提及的最佳做法并參考相關(guān)文獻(xiàn)，有助于氣相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)用戶識別潛在的氣體泄露、準(zhǔn)確定位和快速修復(fù)并防止漏氣再次發(fā)生。一個有效的法則就是調(diào)整接頭、隔墊和O形圈的安裝力度恰到好處，這樣才能獲得最佳的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]Anon.Agilent 7890 Series GC Site Preparation Checklist Revision 1.6. Agilent Technologies Inc Publication number G3430-90001.

[2]Anon.Agilent Gas Clean Filter User Manual Agilent Technologies Inc Publication number 5973-1528.

[3] Anon.Agilent ferrule selection Agilent Technologies Inc.