提升氣相色譜儀檢定水平的經(jīng)驗(yàn)研究

田忠旺 韓學(xué)東

【摘要】氣相色譜儀作為重要的分析儀器，可為工作人員提供真實(shí)、精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性、可靠性，需對(duì)氣相色譜儀定期進(jìn)行計(jì)量檢定，以滿足JJG 700—2016《氣相色譜儀》檢定規(guī)程的要求，從而提升氣相色譜儀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和可靠性。但大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，氣相色譜儀檢定過(guò)程中容易出現(xiàn)很多問題。這不僅降低了氣相色譜儀的檢定水平，還影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)工作的有序開展，所以氣相色譜儀的檢定工作十分關(guān)鍵，相關(guān)單位應(yīng)高度重視。基于此，本文圍繞氣相色譜儀檢定存在的問題進(jìn)行分析，對(duì)其檢定水平的提升對(duì)策進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】氣相色譜儀；檢定；基線漂移；靈敏度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.012

Experience Study on Improving the Verification Level of Gas Chromatographs

TIAN Zhongwang， HAN Xuedong

（Heze Institute of Product Inspection and Testing， Heze 274000， China）

Abstract： Gas chromatograph， as an important analytical instrument， can provide real and accurate test results for workers. In order to ensure the accuracy and reliability of experimental data， the gas chromatograph should be calibrated regularly to meet the requirements of verification regulation JJG 700—2016 Gas Chromatographs， so as to improve the accuracy and reliability of experimental data of gas chromatograph. However， a large number of practices have found that there are many problems in the verification process of gas chromatograph， which not only reduces the verification level of gas chromatograph， but also affects the orderly development of subsequent experiments. Therefore， the verification work of gas chromatograph is very critical and relevant units should attach great importance to it. Based on this， this paper analyzes the problems existing in the verification of gas chromatograph and discusses the countermeasures to improve its verification level.

Key words： gas chromatographs； verification； baseline drift； sensitivity

隨著=科技的發(fā)展，氣相色譜技術(shù)也在不斷完善和更新。作為一種重要的分離手段，氣相色譜儀不僅能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的純化制備，還能快速、精準(zhǔn)地定量測(cè)定物質(zhì)的組分。因此，其常被應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)、石油化工等多個(gè)領(lǐng)域。而氣相色譜儀質(zhì)量的好壞、計(jì)量性能的高低直接影響著后續(xù)檢測(cè)結(jié)果，所以在該儀器使用前或使用中，計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)需根據(jù)JJG 700—2016《氣相色譜儀》檢定規(guī)程的要求，對(duì)氣相色譜儀進(jìn)行檢定，來(lái)保證氣相色譜儀的計(jì)量準(zhǔn)確性。然而，目前市場(chǎng)推行的氣相色譜儀型號(hào)眾多，儀器的操作界面差異性較大，儀器的配置存在很大差壓，這都對(duì)檢定工作提出了新的挑戰(zhàn)。

在此背景下，本文詳細(xì)分析了氣相色譜儀的檢定經(jīng)驗(yàn)，給出了有效的檢定技巧和解決檢定過(guò)程中遇到問題的解決方法。本文的研究成果為氣相色譜領(lǐng)域的專業(yè)人員和研究者提供了重要的參考依據(jù)，并為未來(lái)氣相色譜儀檢定工作的改進(jìn)和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1.1測(cè)定不出峰且儀器靈敏度不足

氣相色譜儀之所以出現(xiàn)不出峰的問題，一方面是受氣相色譜儀至積分儀電路接線故障的影響，另一方面受FID和FPD檢測(cè)器火焰熄滅的影響。由于氫氣流量太小或過(guò)大，檢測(cè)器火焰容易熄滅，從而會(huì)影響到氣相色譜儀的檢定。同時(shí)氣路漏氣也易導(dǎo)致儀器測(cè)定期間不出峰。此外，實(shí)際檢定過(guò)程中氣相色譜儀還易出現(xiàn)靈敏度不符合規(guī)程的問題。究其原因，一方面是色譜柱安裝不合理，使收集極受到污染，另一方面是進(jìn)樣墊出現(xiàn)漏氣情況，并且分流比設(shè)置較大。這些問題都會(huì)導(dǎo)致靈敏度低，甚至?xí)怀龇濉?/p>

1.2定量重復(fù)性差且基線漂移較大

氣相色譜儀檢定過(guò)程中出現(xiàn)定量重復(fù)性差的問題，主要是受到微量進(jìn)樣器的影響。如果進(jìn)樣器中存在氣泡或出現(xiàn)污垢，極易影響定量檢測(cè)精度，從而引發(fā)此問題。同時(shí)若進(jìn)樣口溫度較低，無(wú)法完全氣化樣品，也會(huì)出現(xiàn)這一問題。而且進(jìn)樣隔墊老化或者漏氣也會(huì)造成此現(xiàn)象。在檢定過(guò)程中，檢定人員應(yīng)觀察隔墊是否存在碎屑、針孔。如果樣品峰、溶劑峰的分離狀態(tài)不佳，也會(huì)導(dǎo)致樣品峰的重復(fù)性。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間不足，容易出現(xiàn)基線漂移過(guò)大。通常情況下，儀器的穩(wěn)定時(shí)間在1小時(shí)，ECD檢測(cè)器的穩(wěn)定時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。如果色譜柱出現(xiàn)流失，如老化時(shí)間不足，基線會(huì)由上向下漂移，超過(guò)色譜柱最高使用溫度的基線將會(huì)由下向上漂移。此外，TCD檢測(cè)器橋流過(guò)高，允許值不符合穩(wěn)定設(shè)定值，也會(huì)導(dǎo)致基線由下向上漂移，甚至?xí)龘p檢測(cè)器。最后氣相色譜儀檢定過(guò)程中還易出現(xiàn)基線噪聲過(guò)大的問題，原因在于載氣流速太大、FID檢測(cè)器存在積炭、FPD檢測(cè)器有冷凝水等。

2.1不出峰問題與靈敏度問題的解決措施

針對(duì)不出峰問題，檢定人員首先要檢查微量進(jìn)樣器是否發(fā)生堵塞，如果出現(xiàn)堵塞情況應(yīng)第一時(shí)間更換新的進(jìn)樣器。同時(shí)氣相色譜進(jìn)樣硅膠墊在達(dá)到一定進(jìn)樣次數(shù)后會(huì)出現(xiàn)漏氣情況。這是由于其內(nèi)部壓力過(guò)大，致使樣品由硅膠墊外泄，所以儀器檢測(cè)不到樣品。在實(shí)際工作中，檢定人員需要查看硅膠墊的情況，如有異常需要及時(shí)更換。檢查FID檢測(cè)器是否出現(xiàn)熄火問題，檢定人員可將玻璃試管放置在FID檢測(cè)器的燃燒口處，觀察是否有水珠生成。出現(xiàn)水珠則證明點(diǎn)火正常，沒有水珠則意味著檢測(cè)器火焰熄滅。這時(shí)候檢定人員需要查驗(yàn)氫氣、空氣氣路系統(tǒng)是否漏氣，還要使用皂膜流量計(jì)檢查氣體流速有無(wú)異常。如果不是氣路問題導(dǎo)致，檢定人員可增大氫氣流速進(jìn)行點(diǎn)火，著火后再降低氫氣流速，直到正常速度。

對(duì)于靈敏度不符合規(guī)程的問題，如色譜柱安裝不合理，檢定人員需要重新安裝色譜柱，還要做好檢查工作；如果收集極受到污染，檢定人員需要及時(shí)清洗收集極，確保沒有樣品離子殘留，這樣可提高檢定的精準(zhǔn)度；如果是進(jìn)樣墊出現(xiàn)漏氣情況，檢定人員可及時(shí)更換進(jìn)樣墊，平時(shí)工作時(shí)也要留意觀察進(jìn)樣墊有無(wú)針孔等情況；如果是受分流比設(shè)置較大而影響其靈敏度，檢定人員應(yīng)結(jié)合儀器情況合理設(shè)置分流比，也可設(shè)為不分流。

2.2定量重復(fù)性差和基線漂移較大問題的解決措施

在實(shí)際工作中，為避免進(jìn)樣器出現(xiàn)氣泡或污垢，檢定人員在進(jìn)樣前應(yīng)全面觀察儀器，還要做好清洗工作，必要時(shí)可調(diào)換進(jìn)樣器。如果進(jìn)樣口的溫度過(guò)低，檢定人員可合理控制進(jìn)樣口溫度，以防影響定量重復(fù)性；如果進(jìn)樣隔墊出現(xiàn)老化或者漏氣情況，檢定人員需要及時(shí)更換；針對(duì)溶劑峰和樣品峰的分離，檢定人員需要降低流速或柱溫解決這一問題，必要情況下應(yīng)及時(shí)更換色譜柱。

針對(duì)基線漂移過(guò)大的問題，檢定人員可進(jìn)行降溫處理，還可及時(shí)更換色譜柱，如果TCD檢測(cè)器橋流過(guò)高，檢定人員可立即降低橋流。至于基線噪聲過(guò)大，檢定人員需要先檢查檢測(cè)器火焰是否熄滅，還要查看檢測(cè)器噴嘴、收集板有無(wú)積炭，還要嚴(yán)格按照說(shuō)明書要求做好處理。最后檢定人員還要對(duì)ECD檢測(cè)器使用高純氧氣或加裝脫氧管，再將FPD檢測(cè)器的溫度提高，這樣可有效解決基線噪聲過(guò)大的問題。

3.1強(qiáng)化基線相關(guān)指標(biāo)的控制

由于部分氣相色譜儀只針對(duì)氣體樣品，實(shí)際操作中只能選擇低柱溫條件。一些儀器運(yùn)行過(guò)程中還需保持室溫，以確保儀器操作的穩(wěn)定性、有效性。通常情況下，為保證柱溫檢定工作穩(wěn)定落實(shí)，檢定人員應(yīng)保證其小于老化溫度，在此情況下才能更好測(cè)定控溫精度。在柱系統(tǒng)內(nèi)常會(huì)出現(xiàn)滯留組分，還會(huì)殘留一些雜質(zhì)，隨著系統(tǒng)溫度的升高，滯留組分、雜質(zhì)容易流出，這在很大程度上會(huì)影響基線的穩(wěn)定，而且低溫固定相也易流失。柱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接較為復(fù)雜，拆換色譜柱時(shí)存在一定的難度。所以檢定柱溫的過(guò)程中，檢定人員必須保證控溫精度，只有做好此工作才能避免上述問題，而儀器檢定的質(zhì)量、效果才會(huì)提高。

3.2科學(xué)選擇載氣

由于不同的氣體、載體的導(dǎo)熱系數(shù)都不相同，尤其是氫氣、氦氣，二者的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于其他物質(zhì)。實(shí)際工作中，檢定人員可以選擇氫氣、氦氣作為載氣。這可確保實(shí)驗(yàn)期間儀器的靈敏性良好，同時(shí)只有保證載氣純度，提高儀器的靈敏度。結(jié)合載氣實(shí)際特點(diǎn)，如果流量增大，容易降低儀器的靈敏度，所以檢定人員應(yīng)合理選擇載氣流量，還要確保標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有效分離。在實(shí)際工作中如果標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)沒有有效分離，與之對(duì)應(yīng)的色譜峰會(huì)出現(xiàn)拖尾情況。在此背景下，檢定人員應(yīng)適當(dāng)降低載氣流速，如果分離過(guò)程相對(duì)較慢，工作人員可以適當(dāng)提高載氣流速。

3.3做好相應(yīng)儀器的檢定工作

檢定人員還要多留意柱箱的溫度以及保持壓力足夠穩(wěn)定。在氣相色譜分析中，合理控制溫度、壓力可以保障分析速度，而樣品也能實(shí)現(xiàn)良好的分離，檢定結(jié)果也會(huì)更加精準(zhǔn)。

為了進(jìn)一步了解溫度的波動(dòng)，檢定人員可以使用絕對(duì)表示法，不僅能提高檢定結(jié)果的精確度，還能確保其清晰、直觀。此外，一些氣相色譜儀可以直接輸出信號(hào)，還能將信號(hào)數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。針對(duì)這類儀器，檢定人員需要采用技術(shù)限制，對(duì)于存在的信號(hào)可以多次科學(xué)采樣，經(jīng)過(guò)處理最終得以形成。最后為提高檢定效果，檢定人員還應(yīng)做好氣相色譜儀維護(hù)工作，如進(jìn)樣系統(tǒng)的維護(hù)。襯管是進(jìn)樣口系統(tǒng)的核心部件，檢定人員需要基于樣品干凈程度定期更換襯管，同時(shí)還要結(jié)合進(jìn)樣頻率合理更換隔墊，更換過(guò)程中檢定人員應(yīng)將色譜柱柱箱溫度降低。O型環(huán)長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境，很容易變硬，其密封性也會(huì)降低。所以在對(duì)氣相色譜儀進(jìn)行檢定時(shí)，檢定人員還要定期更換O型環(huán)。對(duì)于色譜柱的維護(hù)，檢定人員在更換新的色譜柱時(shí)需要先檢測(cè)其性能，安裝完成后還要結(jié)合色譜柱附帶的資料進(jìn)行老化，使用結(jié)束后要在柱溫降到50℃以下才能關(guān)機(jī)。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，氣相色譜儀的檢定工作會(huì)受很多因素的影響，檢定人員需要理解并消化JJG 700—2016《氣相色譜儀》檢定規(guī)程，對(duì)于檢定工作遇到的問題也要深入分析，明確問題產(chǎn)生的原因，再進(jìn)行逐一處理，做好檢定工作的總結(jié)，這可進(jìn)一步提高氣相色譜儀的檢定水平。同時(shí)檢定人員還要做好儀器和零部件的維護(hù)工作，盡量避免氣相色譜儀檢定規(guī)程故障的發(fā)生。

總之，氣相色譜儀的檢定是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的過(guò)程，需要綜合考慮多項(xiàng)因素，通過(guò)對(duì)氣相色譜儀檢定過(guò)程的深入研究和評(píng)估，可以為氣相色譜儀的高效和可靠的使用提供有力的技術(shù)支持。

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【作者簡(jiǎn)介】

田忠旺，男，1983年出生，一級(jí)注冊(cè)計(jì)量師，研究方向?yàn)槔砘愑?jì)量器具的檢定、校準(zhǔn)。

韓學(xué)東，男，1969年出生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槔砘愑?jì)量器具的檢定、校準(zhǔn)。

（編輯：李加鵬）