氣相色譜氣路系統(tǒng).ppt

GC主要是利用物質(zhì)的沸點(diǎn) 極性及吸附性質(zhì)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)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 也叫流動(dòng)相 帶入色譜柱 柱內(nèi)含有液體或固體流動(dòng)相 由于樣品中各組分的沸點(diǎn) 極性或吸附性能不同 每種組分都傾向于在流動(dòng)相和固定相之間形成分配或吸附平衡 但由于載氣是流動(dòng)的 這種平衡實(shí)際上很難建立起來(lái) 也正是由于載氣的流動(dòng) 使樣品組分在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行反復(fù)多次的分配或吸附 解吸附 結(jié)果是在載氣中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(dāng)組分流出色譜柱后 立即進(jìn)入檢測(cè)器 檢測(cè)器能夠?qū)悠方M分的與否轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào) 而電信號(hào)的大小與被測(cè)組分的量或濃度成正比 當(dāng)將這些信號(hào)放大并記錄下來(lái)時(shí) 就是氣相色譜圖了 氣相色譜儀由 載氣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)分離系統(tǒng)溫控系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等五部分組成 氣路系統(tǒng)氣相色譜的載氣和氣路直接影響到定性和定量的準(zhǔn)確性 因此要想準(zhǔn)確的分析就必須了解氣路 氣相色譜氣路系統(tǒng)包括 氣源系統(tǒng) 凈化系統(tǒng) 壓力流量控制系統(tǒng) 儀器氣路 氣相色譜法 液相色譜法 氣 固色譜法 液 固色譜法 氣 液色譜法 1 氣源氣源的作用是提供足夠壓力的氣源 例如 鋼瓶 空氣泵 氣體發(fā)生器 氣源分載氣和輔助氣兩種 載氣是攜帶分析試樣通過(guò)色譜柱 提供試樣在柱內(nèi)運(yùn)行的動(dòng)力 輔助氣是提供檢測(cè)器燃燒或吹掃用 目前我部門(mén)所用的載氣為氫氣 氦氣 燃?xì)庥袣錃?助燃?xì)鈮嚎s空氣 氫氣 氮?dú)夂繛?9 99 氦氣含量99 999 載氣既要與固定相充分接觸 又要直接進(jìn)入檢測(cè)器 所以載氣的性質(zhì) 純度 流速和壓力對(duì)柱效率 分析時(shí)間和檢測(cè)器靈敏度都有很大影響 不同的檢測(cè)器所使用的載氣也不近相同 1 1氣源的選擇選擇高壓氣瓶還是氣體發(fā)生器 要看具體情況而定 如果更換鋼瓶方便 還是使用鋼瓶為好 因?yàn)闅怏w廠(chǎng)一般能保證質(zhì)量 成本也不高 如果怕因?yàn)楦鼡Q鋼瓶不方便而耽誤實(shí)驗(yàn) 就使用氣體發(fā)生器 目前市場(chǎng)上有各種空氣壓縮機(jī) 氫氣發(fā)生器和氮?dú)獍l(fā)生器 不過(guò)需要注意純度問(wèn)題 空氣 壓縮機(jī)是以實(shí)驗(yàn)室空氣為氣體來(lái)源的 且一些空壓機(jī)可能將油帶入氣體 故有機(jī)雜質(zhì)含量可能會(huì)高一些 凈化裝置就要經(jīng)常更換 如果用鋼瓶時(shí)3個(gè)月更換一次過(guò)濾器填料就可以時(shí) 用氣體發(fā)生器就要每月更換一次 使用氣體發(fā)生器的好處是方便省事 不用頻繁更換鋼瓶 但是一次性投資要大些 另一方面 從安全角度看 氫氣鋼瓶必須放置到實(shí)驗(yàn)室以外的安全地方 有可能給工作帶來(lái)不便 因此使用氫氣發(fā)生器好一些 當(dāng)用氦氣或氬氣做載氣時(shí) 目前只能使用鋼瓶 因?yàn)樯袩o(wú)此類(lèi)氣體發(fā)生器供實(shí)驗(yàn)室使用 1 2氣體純度的影響如果氣體純度低 會(huì)導(dǎo)致1 樣品失真 2 色譜柱失效 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 載氣中氧含量過(guò)高時(shí) 無(wú)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 FID檢測(cè)器噪聲加大 1 3高壓鋼瓶的安全使用我們使用的氫氣 氦氣 氮?dú)舛际菤馄刻峁┑?氣瓶為高壓容器 使用時(shí)要注意安全 不要滑動(dòng) 摔倒鋼瓶或讓它們彼此劇烈相撞 儲(chǔ)存 搬運(yùn)或使用時(shí)必須固定鋼瓶 用合適的手推車(chē)移動(dòng)鋼瓶 讓閥門(mén)保護(hù)帽一直留在原位 直到鋼瓶已經(jīng)固定好 并準(zhǔn)備使用 另外鋼瓶不能混用 亂用 1 4減壓器使用注意事項(xiàng)由于氣瓶?jī)?nèi)壓力較高 所以需要用減壓器來(lái)把儲(chǔ)存在氣瓶?jī)?nèi)的較高壓力的氣體降為低壓氣體 并應(yīng)保證所需的工作壓力自始至終保持穩(wěn)定狀態(tài) 減壓器在裝卸和使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 使用氫氣選用氫氣減壓閥 氫氣減壓閥與鋼瓶連接的螺母為左螺紋 使用氮?dú)?空氣等氣體鋼瓶選用氧氣減壓閥 氧氣減壓閥與鋼瓶連接的螺母為右螺紋 2 卸下時(shí)要注意輕拿輕放 避免撞擊震動(dòng)并妥善保管 不得放在有腐蝕性物質(zhì)的地方 同時(shí)還應(yīng)防止灰塵落入減壓器表內(nèi) 以免造成阻塞失靈 3 在裝卸減壓器前應(yīng)先將氣瓶氣門(mén)聯(lián)接處的灰塵 垃圾吹除 裝好后先開(kāi)氣瓶氣門(mén) 然后將減壓器調(diào)節(jié)螺絲慢慢旋緊 使支桿頂住活門(mén) 減壓閥座開(kāi)啟 氣體便經(jīng)低壓室流向使用部分 當(dāng)氣體流入低壓室時(shí) 應(yīng)注意有無(wú)漏氣現(xiàn)象 4 使用完后應(yīng)將氣瓶氣門(mén)關(guān)閉 并放盡減壓器進(jìn)出口的氣體 以免減壓器的彈簧因長(zhǎng)期壓縮而疲勞失靈 5 氧氣瓶所使用的減壓器內(nèi)外應(yīng)嚴(yán)防被油脂沾污 以避免在使用時(shí)氧氣與油脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起燃燒 6 打開(kāi)減壓器時(shí) 操作者動(dòng)作應(yīng)緩慢 如果閥門(mén)開(kāi)啟速度過(guò)快 減壓器工作部分的氣體因受絕熱壓縮而溫度大大提高 這樣有可能使有機(jī)材料制成的零件如橡膠填料 橡膠薄膜纖維質(zhì)襯墊著火燒壞 并可使減壓器完全燒壞 另外 由于放氣過(guò)快產(chǎn)生的靜電火花以及減壓器有油污等 也會(huì)引起著火燃燒燒壞減壓器零件 7 在作業(yè)時(shí)必須經(jīng)常注意壓力表的讀數(shù) 2 凈化系統(tǒng)2 1凈化器的作用凈化器的功能是幫助我們保證GC的分析質(zhì)量和分析結(jié)果的穩(wěn)定性 延長(zhǎng)柱壽命和減少檢測(cè)器的噪聲 凈化器的作用主要是去除氣體中水分 烴 氧 存在氣源管路及氣瓶中的水分 烴 氧會(huì)產(chǎn)生噪聲 額外峰和基線(xiàn) 毛刺 尤其對(duì)特殊檢測(cè)器 例如ECD PID 影響更為顯著 極端情況下還會(huì)破壞色譜柱 通常水分存在于氣體 容器的表面和氣體管路內(nèi) 它不僅會(huì)影響組分的分離 還會(huì)使固定相降解 縮短柱的壽命 氧的破壞作用最嚴(yán)重 即使很微量的氧也會(huì)破壞毛細(xì)管柱 氧會(huì)使固定相氧化 從而破壞柱性能和柱壽命 氧化物還會(huì)引起基線(xiàn)噪聲的飄移 并隨柱溫升高破壞性急劇增大 2 2吸附劑的活化由于分子篩凈化的原理是篩分作用 所在針對(duì)不同氣體可以采用不同類(lèi)型的分子篩 常見(jiàn)的有3A 4A 5A 10X 13X 達(dá)到不同的凈化要求 在脫水的同時(shí)脫除其他的雜質(zhì) 這方面可以參考產(chǎn)品說(shuō)明書(shū) 活化條件也隨之而異 但總的來(lái)說(shuō) 活化后殘留的水量會(huì)影響脫水的效率 殘留的水越少 則脫水的效率就越高 凈化管中所用的吸附劑 硅膠 分子篩 活性炭 及催化劑 脫氧劑 用前必須活化 失活后可再生重復(fù)使用 2 3凈化器的安裝為了提高凈化的效果 凈化器的安裝順序需注意的是氣體必須從凈化器的上部進(jìn)入 底部流出 凈化管進(jìn)出口必須用玻璃棉或燒結(jié)不銹鋼堵好 以防止凈化劑的粉末吹入氣相色譜儀的氣路系統(tǒng) 損害閥件的性能和色譜性能 3 閥件系統(tǒng)為了提供穩(wěn)定壓力和流量的載氣和輔助氣 從氣源出來(lái)的氣需經(jīng)減壓閥 穩(wěn)壓閥 穩(wěn)流閥 載氣 調(diào)流閥 輔助氣 先進(jìn)的氣相色譜儀 從氣源出來(lái)的氣體經(jīng)減壓閥直接進(jìn)EPC 電子氣路控制 轉(zhuǎn)化成數(shù)字控制 只要設(shè)定柱前壓及總流量 輸入柱參數(shù) 柱長(zhǎng) 柱內(nèi)徑 則柱流量就自動(dòng)調(diào)整 其精度準(zhǔn)確性可以達(dá)到很高水平 這樣可以提高色譜定性 定量的精度和準(zhǔn)確度 由于流量可以數(shù)字化控制 因此可以降低分析溫度 減少分析時(shí)間 延長(zhǎng)柱壽命 氣相色譜儀的氣路系統(tǒng)是一個(gè)密閉的氣流連續(xù)運(yùn)行系統(tǒng) 毛細(xì)管柱與填充柱的主要差異是 毛細(xì)管柱在進(jìn)柱前有一路載氣分流氣路 避免色譜柱過(guò)載 柱后進(jìn)檢測(cè)器前有一路尾吹 用以減少柱后死體積或提供檢測(cè)器所需的輔助氣 分流的大小及穩(wěn)定性直接影響定量的結(jié)果 尾吹氣及其他輔助氣 的大小及穩(wěn)定性不僅影響檢測(cè)器性能的穩(wěn)定性 而且尾吹氣還會(huì)直接影響柱后譜帶的擴(kuò)寬 所以氣路穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)很重要 在先進(jìn)的氣相色譜儀上為了保證壓力和流量的高度穩(wěn)定性一般都采用電子壓力控制器 EPC 代替一般閥件 全部氣路采用數(shù)字控制 定性和定量的結(jié)果可以大大提高 這在程序升溫時(shí)表現(xiàn)尤其突出 因?yàn)樯V柱的阻力隨溫度升高而增加 在柱前壓不變的前提下 柱流速迅速降低 使分析時(shí)間明顯增加 柱效隨之降低 例如 毛細(xì)管色譜柱柱溫從40 程序升溫至300 時(shí) 柱出口流速將減少到初速的36 這時(shí)若采用EPC恒流操作 即可保證流速的穩(wěn)定性和重復(fù)性 這在節(jié)省分析時(shí)間 提高分離效能上是很明顯的 而且保留時(shí)間的重復(fù)性和可比性也大大提高 3 1EPC的優(yōu)點(diǎn) 1 流量控制準(zhǔn)確 重現(xiàn)性好 2 可實(shí)現(xiàn)載氣的多模式操作 如恒流操作 恒壓操作和壓力編程操作 這對(duì)優(yōu)化分離更為有利 3 使儀器體積更小 因?yàn)椴辉傩枰鞣N機(jī)械閥和壓力表 也不再有機(jī)械閥故障 4 使儀器自動(dòng)化程度更高 只要儀器出廠(chǎng)時(shí)校正好EPC 操作人員就只需通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入色譜柱尺寸和所需流量 或流速 或柱前壓 軟件就會(huì)自動(dòng)計(jì)算并設(shè)置好各個(gè)壓力參數(shù) 5 儀器更省氣 當(dāng)一段時(shí)間不進(jìn)樣分析時(shí) 儀器可自動(dòng)開(kāi)啟省氣功能 將載氣流速降低 需要分析時(shí) 儀器在幾秒鐘內(nèi)就可恢復(fù)原來(lái)的條件 因此 EPC可使分析成本減低 6 操作更安全 EPC可自動(dòng)檢測(cè)GC系統(tǒng)內(nèi)的漏氣 因?yàn)橛新獍l(fā)生時(shí)壓力就會(huì)下降 EPC檢測(cè)到壓力意外下降時(shí) 就會(huì)自動(dòng) 切斷有關(guān)氣體或所有氣體 同時(shí)報(bào)警 這在一定程度上保證了儀器和實(shí)驗(yàn)員的安全 7 分析結(jié)果更可靠 有了EPC就很容易將分析過(guò)程中各種氣體的壓力和流量參數(shù)自動(dòng)記錄 分析結(jié)果有問(wèn)題時(shí) 也可通過(guò)檢查這些原始記錄找到相應(yīng)的原因 4 儀器氣路4 1進(jìn)樣口 4 2FID氣路 5 氣路檢漏 鋼瓶至減壓閥之間的檢漏關(guān)閉鋼瓶減壓閥上的氣體輸出節(jié)流閥 打開(kāi)鋼瓶總閥門(mén) 此時(shí)操作者不能面對(duì)壓力表 應(yīng)位于壓力表右側(cè) 用皂液 洗滌劑飽和溶液 涂在各接頭處 鋼瓶總閥門(mén)開(kāi)關(guān) 減壓閥接頭 減壓閥本身 如有氣泡不斷涌出 則說(shuō)明這些接口處右漏氣現(xiàn)象 氣化密封墊的檢查檢查氣化密封墊是否完好 如有問(wèn)題應(yīng)更換新墊圈 氣源至色譜柱間的檢漏 此部在連接色譜柱之前進(jìn)行 用墊有橡膠墊的螺帽封死氣化室出口 打開(kāi)減壓閥輸出節(jié)流閥并調(diào)節(jié)至輸出表壓0 025Mpa 打開(kāi)儀器的載氣穩(wěn)壓閥 逆時(shí)針?lè)较虼蜷_(kāi) 旋轉(zhuǎn)至壓力表值呈一定值 用皂液涂各個(gè)管接頭處 觀察是否漏氣 若有漏氣 須重新仔細(xì)連接 關(guān)閉氣源 待半小時(shí)后 儀器上壓力表指示的壓力下降小于0 005Mpa 則說(shuō)明氣化室前的氣路不漏氣 否則 應(yīng)該仔細(xì)檢查找出漏氣處 重新連接 再行試漏 氣化室至檢測(cè)器出口間的檢漏接好色譜柱 關(guān)載氣穩(wěn)壓閥 待半