您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
CAMSCO熱解析 熱脫附管活化過程中常見問題及熱脫附管活化常識(shí)
CAMSCO熱解析/熱脫附管可以提供PE、Markes、Gerstel、DANI、CDS、島津等各種儀器適用的熱解析/熱脫附管。
本文旨在回答熱解析/熱脫附管老化過程中的常見問題，并提供一定的背景知識(shí)。
- 如何決定熱解析管的老化溫度？
- 如何決定熱解析管的老化載氣流速？
- 老化過程需要多長(zhǎng)時(shí)間？?jī)蓚€(gè)小時(shí)夠嗎？
- 為什么用過一陣的熱解析管比全新的更好用？
- 什么是熱解析管的“記憶效應(yīng)”？怎樣克服？
- 為什么不同廠商生產(chǎn)的熱解析管背景噪音水平各異？甚至產(chǎn)品批次之間也有差別？
- 老化過程中究竟發(fā)生了什么？
1. 如何決定熱解析管的老化溫度？
CAMSCO公司的“吸附劑選擇表”列出了各種常見吸附劑的老化溫度、解析溫度和高使用溫度。熱解析管老化指導(dǎo)對(duì)單一吸附劑來說，老化溫度一般是定在解析溫度以上二十度，或者高使用溫度以下十度。某些用戶的解析溫度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于吸附劑的高使用溫度，如果是這樣，我們?nèi)越ㄗh您在使用新管之前至少在選擇表的老化溫度做一次*的老化。
如果您的熱解析管內(nèi)裝填了多種吸附劑，應(yīng)該按老化溫度低的那種吸附劑來設(shè)定解析管的老化溫度。這也意味著您在設(shè)計(jì)多段式熱解析管的時(shí)候，應(yīng)該選擇老化溫度相似的吸附劑。
2. 如何決定熱解析管的老化載氣流速？
☆﹥老化載氣流速應(yīng)當(dāng)高于熱解析載氣流速。
☆﹥拿PerkinElmer 式的標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼管舉個(gè)例子，比較常見的參數(shù)可以是：接真空泵采樣流速每分鐘60毫升，熱解析載氣流速每分鐘30毫升，老化載氣流速每分鐘100毫升。
3. 老化過程需要多長(zhǎng)時(shí)間？?jī)蓚€(gè)小時(shí)夠嗎？
☆﹥根據(jù)您所要達(dá)到的潔凈程度，老化時(shí)間可以是幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)。老化時(shí)間越長(zhǎng)背景越低。
☆﹥作為一般性的建議，我們?cè)谡f明書上推薦兩小時(shí)的老化時(shí)間。如果閣下使用常見的吸附劑分析空氣中ppm濃度的揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）或者微克（micro gram）數(shù)量級(jí)的吸附樣品，通常就能滿足要求。
☆﹥?nèi)绻治隹諝庵衟pb濃度的VOC，或者納克（nano gram）數(shù)量級(jí)的吸附樣品，可能會(huì)需要更長(zhǎng)的老化時(shí)間。
☆﹥?nèi)绻麩峤馕龉苌a(chǎn)商裝填前沒有做吸附劑預(yù)老化，那么您將需要更長(zhǎng)的老化時(shí)間。詳見問題6的解答。
☆﹥新購的熱解析管比使用過的熱解析管需要更長(zhǎng)的老化時(shí)間，詳見: 詳見問題4的解答。
☆﹥有記憶效應(yīng)的吸附劑可能需要反復(fù)多次老化。詳見問題5的解答。
4. 為什么用過一陣的熱解析管比全新的更好用？
☆﹥?cè)S多有經(jīng)驗(yàn)的用戶都發(fā)現(xiàn)用過一陣的熱解析管比全新的更好用；這是正常的。
☆﹥?cè)趫D一中，Y軸“TubePerformance”是一個(gè)熱解析管綜合性能的指數(shù)，它包含背景潔凈度、吸附/解析效率和穿透體積三項(xiàng)指標(biāo)。而X軸則是經(jīng)過熱循環(huán)的次數(shù)。一次熱解析或者一次老化都可以算作一個(gè)熱循環(huán)。
☆﹥很新的或者很舊的管子一般都會(huì)有較高的背景噪音，較低的吸附/解析效率和較低的穿透體積；或者說，不那么好。
☆﹥可見用過一段時(shí)間的管子比很新的或很久的管子都更好。關(guān)于圖一這種鈴形曲線的原因，詳見問題7的解答。
5. 什么是熱解析管的“記憶效應(yīng)”？怎樣克服？
☆﹥“記憶效應(yīng)”是指熱解析管在嚴(yán)格老化以后，經(jīng)測(cè)試有非常低的背景，經(jīng)過一段時(shí)間密封儲(chǔ)存以后再測(cè)發(fā)現(xiàn)背景噪音明顯變高了。
☆﹥有“記憶效應(yīng)”的吸附劑通常具有以下一個(gè)或多個(gè)特點(diǎn)：較大的比表面積（例如>500m2/g），較小的孔徑（例如micro-pore），或具備封閉式微孔結(jié)構(gòu)（closed pore）。使用這類吸附劑來分析低濃度VOC的時(shí)候，往往需要先對(duì)熱解析管做多次老化，每次老化之間間隔兩三天。
☆﹥ 產(chǎn)生“記憶效應(yīng)”的原因是一次老化只能除去淺表吸附的VOC，而深層吸附的VOC則需要時(shí)間擴(kuò)散到淺表。無論是大比表面積增強(qiáng)的范德華力，小孔徑造成的毛細(xì)管效應(yīng)，還是封閉微孔結(jié)構(gòu)對(duì)分子擴(kuò)散的方向性阻礙，都會(huì)延緩VOC的擴(kuò)散速度。
6. 為什么不同廠商生產(chǎn)的熱解析管背景噪音水平各異？甚至產(chǎn)品批次之間也有差別？
☆﹥一些用戶誤認(rèn)為，不同品牌的熱解析管都使用一樣的吸附劑（例如只有一家公司生產(chǎn)Tenax TA），背景噪音和老化過程應(yīng)該類似。而現(xiàn)實(shí)往往不是這樣。
☆﹥首先，CAMSCO公司在裝管前會(huì)預(yù)老化所有的吸附劑，而大多數(shù)公司則省略了這一步驟。我們發(fā)現(xiàn)這一步驟對(duì)保護(hù)閣下的儀器十分必要：僅僅一百克吸附劑的預(yù)老化過程烘烤出來的揮發(fā)性有機(jī)物就能浸潤拳頭大小的一塊玻璃棉并使其變?yōu)樯钭厣?；如果沒有專門的排氣設(shè)備，這一百克吸附劑的預(yù)老化過程能讓我們整個(gè)廠房大樓充滿刺鼻的有機(jī)氣體。
☆﹥其次，熱解析管制造商可以不同程度地對(duì)吸附劑進(jìn)行預(yù)老化。根據(jù)問題4的鈴形圖，我們本可以長(zhǎng)時(shí)間地高溫處理吸附劑，待其性能達(dá)到峰值再裝管出售，讓我們的管子看起來會(huì)比其它廠商更干凈更好用，但這樣做的結(jié)果是客戶只得到正常熱解析管的一半的使用壽命，所以我們決定不這樣做。CAMSCO的吸附劑預(yù)老化目的僅僅在于除去吸附劑中的高濃度揮發(fā)性有機(jī)物，以保護(hù)您的儀器不被損壞。
☆﹥ 某些公司的熱解析管的前端（采樣端）沒有玻璃棉塞。這樣的設(shè)計(jì)容易發(fā)生一個(gè)問題，那就是吸附劑顆粒碎裂后可能穿過金屬網(wǎng)柵而堵塞儀器的氣路。CAMSCO公司的設(shè)計(jì)是在金屬網(wǎng)柵和吸附劑段之間還有一小段玻璃棉塞（除非客戶該管于擴(kuò)散采樣），這樣就基本杜絕了吸附劑泄漏的危險(xiǎn)。我們的色譜實(shí)驗(yàn)表明，玻璃棉本身在生產(chǎn)過程中殘留了少量VOC，所以我們的新管背景噪音可能會(huì)略高于前端不加玻璃棉塞的設(shè)計(jì)，但在大多數(shù)情況下這個(gè)背景不影響測(cè)試，并會(huì)隨著老化而消失。
☆﹥后，我們注意到不同批次的同一種吸附劑也有質(zhì)量差別。是*Tenax TA和HayeSep吸附劑大的消耗商，我們通過大量購買吸附劑并事先混勻來降低批次間的質(zhì)量差異。
7. 老化過程中究竟發(fā)生了什么？
☆﹥大多數(shù)人認(rèn)為老化過程僅僅是在高溫下把被吸附的VOC分子從吸附劑表明吹走，釋放有效表面以備下一次采樣。這種解釋基本正確但并不全面，吸附劑老化過程還有更復(fù)雜的原理，我們?cè)谶@里提供一些基本的知識(shí)。
☆﹥用于熱解析管的吸附劑大概有三類：多孔高分子材料Porous Polymers (PP), 石墨化碳黑Graphitized Carbon Black (GCB) 和碳分子篩Carbon Molecular Sieves (CMS)。一般來說，多孔高分子材料的背景噪音是高的。老化過的熱解析管在采樣前一般是抽樣（例如每十根抽一根）做背景分析，以Tenax TA為例，單個(gè)的背景雜峰面積可以做到不超過1 ng甲苯的峰面積。其它的多孔高分子材料則可能有高達(dá) 25 - 50 ng的背景無法消除；這樣的吸附劑顯然就不能用作痕量測(cè)試了。絕大多數(shù)碳基吸附劑經(jīng)過嚴(yán)格的老化過程后可以達(dá)到0.1 ng的背景水平。
☆﹥老化過程中，不同的吸附劑發(fā)生的變化并不一樣。對(duì)于多孔高分子材料來說，主要就是氧化過程。以Tenax TA為例，在解析和老化過程中（特別是新管）經(jīng)常能夠看到其氧化分解的副產(chǎn)物出峰；而吸附劑本身的顏色也隨著氧化進(jìn)程而明顯加深。不過對(duì)于Tenax TA，氧化后的表面并不影響吸附性能，對(duì)某些化合物甚至有更好的吸附/解析效率。對(duì)于CMS/GCB這兩類吸附劑，老化過程可能會(huì)除去一些阻礙封閉式微孔的大分子，使得封閉式微孔結(jié)構(gòu)能開放給下一次采樣。這些機(jī)理都可能導(dǎo)致問題4中所顯示的鈴形曲線，也就是經(jīng)過多次老化后的管子比新管更好用。
☆﹥吸附劑氧化對(duì)Tenax TA這種吸附劑的性能損傷不大，許多客戶的Tenax TA顏色變成棕色還能繼續(xù)使用，但氧化對(duì)某些CMS類吸附劑的性能影響很大。所以在老化這類熱解析管（例如含有Carobosieve S-的熱解析管）的時(shí)候，我們建議您在儀器和載氣鋼瓶之間加加裝濾氧器（oxygen trap）以*除去載氣中可能含有的微量氧氣。
☆﹥采樣前充分老化您的熱解析管是成功分析的關(guān)鍵，如果您有進(jìn)一步的問題，敬請(qǐng)聯(lián)系INU艾諾嘉城AC系列采樣管技術(shù)支持客服。