氣相色譜儀使用氣體的純度和選擇原則

發(fā)布日期：2008.5.20

      操作氣相色譜儀如何選用不同氣體純度的氣源做載氣和輔助氣體，雖然是一個(gè)老的技術(shù)問題，但是對(duì)于剛剛接觸氣相色譜儀的用戶，目前很難找到有關(guān)這方面的綜合資料，所以他們總是到處詢問究竟選擇什么樣的氣體純度的這類問題。根據(jù)每一家用戶具體使用的那一類（高，中，抵擋）儀器，選擇什么樣純度的氣體，確實(shí)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。原則上講，選擇氣體純度時(shí)，主要取決于① 分析對(duì)象；②色譜柱中填充物；③檢測(cè)器。我們建議在滿足分析要求的前提下，盡可能選用純度較高的氣體。這樣不但會(huì)提高（保持）儀器的高靈敏度，而且會(huì)延長(zhǎng)色譜柱，整臺(tái)儀器（氣路控制部件，氣體過濾器）的壽命。
    實(shí)踐證明，作為中儀器，長(zhǎng)期使用較低純度的氣體氣源，一旦要求分析低濃度的樣品時(shí)，要想恢復(fù)儀器的高靈敏度有時(shí)十分困難。對(duì)于低檔儀器，作常量或半微量分析，選用高純度的氣體，不但增加了運(yùn)行成本，有時(shí)還增加了氣路的復(fù)雜性，更容易出現(xiàn)漏氣或其他的問題而影響儀器的正常操作。另外，為了某些特殊的分析目的要求特意在載氣中加入某些“不純物”，如：分析極性化合物添加適量的水蒸氣，操作火焰光度檢測(cè)器時(shí)，為了提高分析硫化物的靈敏度，而添加微量硫。操作氦離子化檢測(cè)器要氖的含量必須在    5~25ppm，否則會(huì)在分析氫，氮和氬氣時(shí)產(chǎn)生負(fù)峰或“W”形峰等。本文就不在此做詳細(xì)討論了。

一． 氣體純度低的不良影響
根據(jù)分析對(duì)象，色譜柱的類型，操作儀器的擋次和具體檢測(cè)器，若使用不合要求的低純度氣體，不良影響有以下幾種可能：
     1）  樣品失真或消失：如H2O氣使氯硅樣品水解；
     2）  色譜柱失效：H2O，CO2使分子篩柱失去活性，H2O氣使聚脂類固定液分解，O2使PEG斷鏈。
     3）  有時(shí)某些氣體雜質(zhì)和固定液相互作用而產(chǎn)生假峰；
     4）  對(duì)柱保留特性的影響：如：H2O對(duì)聚乙二醇等親水性固定液的保留指數(shù)會(huì)有所增加，載氣中氧含量過高時(shí)，無論是極性或是非極性固定液柱的保留特性，都會(huì)產(chǎn)生變化，使用時(shí)間越長(zhǎng)影響越大。
     5）  檢測(cè)器： 
            TCD：信噪比減小，無法調(diào)零，線性變窄，文獻(xiàn)中的校正因子不能使用，氧含量過大，使元件在高溫時(shí)加速老化，減少壽命。 
            FID：特別是在Dt≤1Ⅹ10ˉ⒒/秒下操做時(shí)，CH4等有機(jī)雜質(zhì)，會(huì)使基流激增，噪聲加大不能進(jìn)行微量分析。
            ECD：載氣中的氧和水對(duì)檢測(cè)器的正常工作影響zui大，在不同的供電工作方式中，脈沖供電比直流電壓供電影響大，固定基流脈沖調(diào)制式供電比脈沖供電影響大。這就是為什么目前諸多在操作固定基流脈沖調(diào)制式ECD時(shí)，在載氣純度低時(shí)必須把載氣純度選擇開關(guān)從“標(biāo)準(zhǔn)氮”撥到“一般氮”位置的原因。大家會(huì)發(fā)現(xiàn)在此情況下操作，不但靈敏度變低，而且線性亦變窄了。實(shí)踐證明：在操作ECD時(shí)，載氣中的水含量低于0.02ppm,氧低于1ppm時(shí)可達(dá)到較理想的性能。值得指出的是,我們多次發(fā)現(xiàn)由于儀器的調(diào)節(jié)氣路系統(tǒng)被污染而造成的對(duì)載氣的二次污染至使ECD基頻大幅度增加使信燥比減小。
           FPD和 NPD等常用檢測(cè)器,由于他們屬于選擇性檢測(cè)器,操做時(shí)要根據(jù)分析要求,特別注意被測(cè)敏感物質(zhì)中雜質(zhì)的去除。
     6）在做程序升溫操作時(shí),載氣中的某些雜質(zhì),在低溫時(shí)保留在色譜柱中,當(dāng)拄溫升高時(shí)不但引起基線漂移還可能在譜圖上出現(xiàn)比較寬的"假峰"。
     7）儀器影響
          a. 各類過濾器加速失效;
          b. 調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓閥,穩(wěn)流閥,針形閥被污染,氣阻堵塞,調(diào)節(jié)精度降低或失靈；
          c. 氣路系統(tǒng)被污染,若要恢復(fù)儀器在高靈敏度情況下操做,有時(shí)要吹洗很長(zhǎng)時(shí)間可能一周以上污染嚴(yán)重時(shí)有時(shí)再也無法恢復(fù)。
          d. 檢測(cè)器的壽命,實(shí)踐表明,對(duì)ECD和TCD的壽命影響zui明顯，應(yīng)引起用戶特別注意。


二、對(duì)氣體純度選擇的一般原則
        1.  從分析角度講，微量分析比常量分析要求高。也就是說，氣體中的雜質(zhì)含量必須低于被分析組分的含量，如果用TCD分析10ppm的CO，則載氣中的雜質(zhì)總含量不得超過10ppm，因?yàn)?9.999%純度的氣體則含0.001%的雜質(zhì)，相當(dāng)于10ppm所以對(duì)于10ppm的痕量分析，載氣的純度應(yīng)高于99.999%；對(duì)于FID使用氣體，碳?xì)浠衔锖勘仨毢艿停d氣中的大量氧雜質(zhì)只要不對(duì)色譜柱造成影響，就不影響FID的性能,而操作ECD，載氣中的氧氣和水的含量必須很低等。
        2.  毛細(xì)管柱分析比填充柱分析要求高;
        3.  程序升溫分析比恒定溫度分析要求高;
        4.  濃度型檢測(cè)器比質(zhì)量型檢測(cè)器要求高;
        5. 配有甲烷裝置的FID比單FID操作的對(duì)載氣中的微量CO,CO2要求要高的多.
        6. 從儀器壽命和保持儀器的高靈敏度講,中儀器比低當(dāng)儀器要求高;


三、操作不同檢測(cè)器推薦使用的氣體純度
      我們推薦氣體純度的技術(shù)要求，通常用于常規(guī)分析，對(duì)于要求高靈敏度的痕量分析時(shí)，也可以使用更高純度的氣體。由于各個(gè)制氣廠設(shè)置不同，其雜質(zhì)含量將有所不同；為滿足不同的使用要求，選用不同廠家不同純度的氣源后，可以通過氣體凈化處理滿足分析要求。對(duì)于不同雜質(zhì)的氣體采用何種凈化方法和裝置有機(jī)會(huì)在加以討論。
      綜上所述,新購(gòu)氣相色譜儀接入氣源時(shí)，一定要做到心中有數(shù)，決不能隨意接入，否則會(huì)造成ECD，轉(zhuǎn)化爐裝置等的損傷，信噪比減小的無法使用，下面給出了用于常規(guī)分析時(shí)，推薦使用的氣體純度僅供參考： 
        TCD： 氦做載氣：至少純度為99.995%。雜質(zhì)含量分別為：氖＜10ppm; 氮 ＜10ppm； 氧＜2.5 ppm;  氬＜0.1 ppm;  二氧化碳＜0.25 ppm。 
                  氫做載氣：  至少純度為99.995%。    雜質(zhì)含量分別為： 氮＜1 ppm; 氧＜5 ppm; 二氧化碳＜1 ppm;  水＜5 ppm;  總烴＜1 ppm;。 
        FID：  氮做載氣： 至少純度為99.998%。雜質(zhì)含量分別為：氫＜1 ppm; 氧＜1 ppm; 氬＜10ppm; 二氧化碳＜1 ppm; 水＜5 ppm; 甲烷＜1 ppm。 
                  氫氣：     同TCD
                  空氣： 呼吸級(jí)雜質(zhì)：氬，氪，水，氦，氖均小于1%；  二氧化碳＜500 ppm; 一氧化碳＜10ppm;  總烴＜0.02 ppm;  甲烷＜20 ppm。
        ECD： 氮做載氣:   至少純度為99.998%。典型雜質(zhì)同上。