气相色谱仪

气相色谱仪是利用色谱分离技术和检测技术，对多组分的复杂混合物进行定性和定量分析的仪器。通常可用于分析土壤中热稳定且沸点不超过500°C的有机物，如挥发性有机物、有机氯、有机磷、多环芳烃、酞酸酯等。

气相色谱仪是以气体作为流动相(载气)。当样品由微量注射器“注射”进入进样器后，被载气携带进入填充柱或毛细管色谱柱。由于样品中各组分在色谱柱中的流动相(气相)和固定相(液相或固相)间分配或吸附系数的差异，在载气的冲洗下，各组分在两相间作反复多次分配使各组分在柱中得到分离，然后用接在柱后的检测器根据组分的物理化学特性将各组分按顺序检测出来。

气相色谱仪解析图检测器对每个组分所给出的信号，在记录仪上表现为一个个的峰，称为色谱峰。色谱峰上的极大值是定性分析的依据，而色谱峰所包罗的面积则取决于对应组分的含量，故峰面积是定量分析的依据。一个混合物样品注入后，由记录仪记录得到的曲线，称为色谱图。分析色谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。

气相色谱法是以气体为流动相的色谱分析方法，主要用于分离分析易挥发的物质。气相色谱法已成为极为重要的分离分析方法之一，在医药卫生、石油化工、环境监测、生物化学等领域得到广泛的应用。气相色谱仪具有：高灵敏度、高效能、高选择性、分析速度快、所需试样量少、应用范围广等优点。

气相色谱仪，将分析样品在进样口中气化后，由载气带入色谱柱，通过对欲检测混合物中组分有不同保留性能的色谱柱，使各组分分离，依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。通常采用的检测器有：热导检测器，火焰离子化检测器，氦离子化检测器，超声波检测器，光离子化检测器，电子捕获检测器，火焰光度检测器，电化学检测器，质谱检测器等。

仪器内部的吹扫、清洁气相色谱仪停机后，打开仪器的侧面和后面面板，用仪表空气或氮气对仪器内部灰尘进行吹扫，对积尘较多或不容易吹扫的地方用软毛刷配合处理。吹扫完成后，对仪器内部存在有机物污染的地方用水或有机溶剂进行擦洗，对水溶性有机物可以先用水进行擦拭，对不能彻底清洁的地方可以再用有机溶剂进行处理，对非水溶性或可能与水发生化学反应的有机物用不与之发生反应的有机溶剂进行清洁，如甲苯、丙酮、四氯化碳等。注意，在擦拭仪器过程中不能对仪器表面或其他部件造成腐蚀或二次污染。

1. 电路板的维护和清洁：

气相色谱仪准备检修前，切断仪器电源，首先用仪表空气或氮气对电路板和电路板插槽进行吹扫，吹扫时用软毛刷配合对电路板和插槽中灰尘较多的部分进行仔细清理。操作过程中尽量戴手套操作，防止静电或手上的汗渍等对电路板上的部分元件造成影响。吹扫工作完成后，应仔细观察电路板的使用情况，看印刷电路板或电子元件是否有明显被腐蚀现象。对电路板上沾染有机物的电子元件和印刷电路用脱脂棉蘸取酒精小心擦拭，电路板接口和插槽部分也要进行擦拭。

2. 玻璃衬管和分流平板的清洗：

从仪器中小心取出玻璃衬管，用镊子或其他小工具小心移去衬管内的玻璃毛和其它杂质，移取过程不要划伤衬管表面。如果条件允许，可将初步清理过的玻璃衬管在有机溶剂中用超声波进行清洗，烘干后使用。也可以用丙酮、甲苯等有机溶剂直接清洗，清洗完成后经过干燥即可使用。分流平板最为理想的清洗方法是在溶剂中超声处理，烘干后使用。也可以选择合适的有机溶剂清洗：从进样口取出分流平板后，首先采用甲苯等惰性溶剂清洗，再用甲醇等醇类溶剂进行清洗，烘干后使用。

3. 分流管线的清洗：

气相色谱仪用于有机物和高分子化合物的分析时，许多有机物的凝固点较低，样品从气化室经过分流管线放空的过程中，部分有机物在分流管线凝固。气相色谱仪经过长时间的使用后，分流管线的内径逐渐变小，甚至完全被堵塞。分流管线被堵塞后，仪器进样口显示压力异常，峰形变差，分析结果异常。在检修过程中，无论事先能否判断分流管线有无堵塞现象，都需要对分流管线进行清洗。分流管线的清洗一般选择丙酮、甲苯等有机溶剂，对堵塞严重的分流管线有时用单纯清洗的方法很难清洗干净，需要采取一些其他辅助的机械方法来完成。可以选取粗细合适的钢丝对分流管线进行简单的疏通，然后再用丙酮、甲苯等有机溶剂进行清洗。由于事先不容易对分流部分的情况作出准确判断，对手动分流的气相色谱仪来说，在检修过程中对分流管线进行清洗是十分必要的。

4. 进样口的清洗：

对于EPC控制分流的气相色谱仪，由于长时间使用，有可能使一些细小的进样垫屑进入EPC与气体管线接口处，随时可能对EPC部分造成堵塞或造成进样口压力变化。所以每次检修过程尽量对仪器EPC部分进行检查，并用甲苯、丙酮等有机溶剂进行清洗，然后烘干处理。进样口的清洗在检修时，对气相色谱仪进样口的玻璃衬管、分流平板，进样口的分流管线，EPC等部件分别进行清洗是十分必要的。由于进样等原因，进样口的外部随时可能会形成部分有机物凝结，可用脱脂棉蘸取丙酮、甲苯等有机物对进样口进行初步的擦拭，然后对擦不掉的有机物先用机械方法去除，注意在去除凝固有机物的过程中一定要小心操作，不要对仪器部件造成损伤。将凝固的有机物去除后，然后用有机溶剂对仪器部件进行仔细擦拭。

5. TCD和FID检测器的清洗

TCD检测器在使用过程中可能会被柱流出的沉积物或样品中夹带的其他物质所污染。TCD检测器一旦被污染，仪器的基线出现抖动、噪声增加。有必要对检测器进行清洗。HP的TCD检测器可以采用热清洗的方法，具体方法如下：关闭检测器，把柱子从检测器接头上拆下，把柱箱内检测器的接头用死堵堵死，将参考气的流量设置到20～30ml/min，设置检测器温度为400℃，热清洗4～8h，降温后即可使用。

国产或日产TCD检测器污染可用以下方法。仪器停机后，将TCD的气路进口拆下，用50ml注射器依次将丙酮(或甲苯，可根据样品的化学性质选用不同的溶剂)无水乙醇、蒸馏水从进气口反复注入5～10次，用洗耳球从进气口处缓慢吹气，吹出杂质和残余液体，然后重新安装好进气接头，开机后将柱温升到200℃，检测器温度升到250℃，通入比分析操作气流大1～2倍的载气，直到基线稳定为止。

对于严重污染，可将出气口用死堵堵死，从进气口注满丙酮(或甲苯，可根据样品的化学性质选用不同的溶剂)，保持8h左右，排出废液，然后按上述方法处理。

FID检测器在使用中稳定性好，对使用要求相对较低，使用普遍，但在长时间使用过程中，容易出现检测器喷嘴和收集极积炭等问题，或有机物在喷嘴或收集极处沉积等情况。对FID积炭或有机物沉积等问题，可以先对检测器喷嘴和收集极用丙酮、甲苯、甲醇等有机溶剂进行清洗。当积炭较厚不能清洗干净的时候，可以对检测器积炭较厚的部分用细砂纸小心打磨。注意在打磨过程中不要对检测器造成损伤。初步打磨完成后，对污染部分进一步用软布进行擦拭，再用有机溶剂最后进行清洗，一般即可消除。

气相色谱仪的生产工艺主要涵盖其各个组成部分的制造和组装过程。以下是气相色谱仪的主要组成部分及其可能的生产工艺概述：

1、储液器与泵：储液器用于储存流动相，而泵则负责将流动相打入系统。这些部件的生产可能涉及精密铸造、机械加工以及密封性测试等工艺。

2、进样器：进样器负责将样品引入色谱系统。其制造过程可能包括精密注塑成型、机械加工以及组装调试等步骤。

3、色谱柱：色谱柱是气相色谱仪的核心部件，其内部填充有固定相。色谱柱的制造可能涉及填充材料的筛选、柱管的制备、固定相的填充以及柱效测试等工艺。

4、检测器：检测器用于将样品浓度转换为电信号。其制造过程可能包括电子元件的制造、电路板的焊接以及校准调试等步骤。

5、控制系统：控制系统负责协调各个部件的工作，包括温度控制、流量控制等。其制造可能涉及电路板的制造、软件的编写以及系统集成等工艺。

在组装过程中，各个部件需要按照设计要求进行精确安装，确保系统的稳定性和性能。此外，还需要进行一系列的测试和调整，以确保气相色谱仪的准确性和可靠性。

1、色谱柱的安装与拆卸：

必须在常温下进行，避免温度变化对色谱柱产生影响。

安装时，注意填料塔的密封方式，如金属套圈、塑料套圈或石墨套圈，安装时不宜过紧。垫圈型密封要求每次安装色谱柱时都需要新的垫圈。

色谱柱两头要确保用玻璃棉塞好，防止玻璃棉和填料被载气吹到空气检测器中。

毛细管柱的安装和插入长度需遵循仪器说明书，不同色谱蒸发室的结构不同，插入长度也不同。

2、气路系统：

气相色谱仪的气路中稳压阀出厂前已调整好，用户通常无需再变动。若需调整，必须确保稳压阀在前后压差大于0.05MPa的条件下才能稳压，且入口压力不得超过0.6MPa，以免损坏稳压阀。

定期对采样系统管道、配件和阀门进行目视检查和压力泄漏测试。

3、温度设置：

柱箱温度的设置必须低于色谱固定液的使用温度。

检测器温度的设置应确保样品在检测器中不冷凝。

汽化室进样器系统的温度设置应高于样品组份的平均沸点，一般应高于柱箱温度30～50℃。

4、操作规范：

对于热导检测器，操作时必须先通载气后通热导恒流源。

在处理、切割或安装毛细管柱时，要小心处理，戴上安全眼镜以保护眼睛免受飞散的颗粒的伤害。

关闭加热区域后，在接触它们之前先冷却。

更换色谱柱或维修仪器时，从源头关闭氢气供应。

使用氢气作为燃料时，要确保色谱柱或盖子连接到入口接头，避免在柱箱中积聚爆炸性氢气。

对于特定的检测器，如电子捕获检测器(ECD)，需要定期执行放射性泄漏测试，并确保废气排放到外面。

1. 进样后不出色谱峰的故障

气相色谱仪在进样后检测信号没有变化，仪不出峰，输出仍为直线。遇到这种情况时，应按从样品进样针、进样口到检测器的顺序逐一检查。

(1)首先检查注射器是否堵塞，如果没有问题，

(2)再检查进样口和检测器的石墨垫圈是否紧固、不漏气，

(3)然后检查色谱柱是否有断裂漏气情况，

(4)最后观察检测器出口是否畅通。

检测器出口的畅通是很重要的，有人在工作中会遇到这样的问题：前一天仪器工作还一切正常，第二天开机后却无响应峰信号。检查进样口、注射器、垫圈和色谱柱都正常，可就是不出峰，无意中发现进样口柱头压达不到设定值，总是偏高，这时才怀疑是ECD检验器出口不畅通。由于ECD的排放物有一定的放射性，所以ECD出口是引到室外的。当时是秋冬之交，雨水进入到ECD排出口之后冻住了，因此造成仪器ECD的出口堵塞，柱头压居高不下，气体在气路中无法流动，也就无法载样品到检测器，所以不出峰。

2. 基线问题

气相色谱基线波动、飘移都是基线问题，基线问题可使测量误差增大，有时甚至会导致仪器无法正常使用。

(1)遇到基线问题时应先检查仪器条件是否有改变，近期是否新换气瓶及设备配件。

(2)如果有更换或条件有改变，则要先检查基线问题是不是由这些改变造成的，一般来说，这种变化往往是产生基线问题的原因。有些人在工作中就遇到过这种情形：新载气纯度不够，换过载气之后，基线逐渐上升(由于载气净化管的原因，基线不是马上变化的)。第二天开机之后，基线非常高，并伴有基线强烈抖动，所有峰都湮没在噪音中，无法检测。经过检查，问题出现在新换的载气上，重新更换载气后，立即恢复了正常。

(3)当排除了以上可能造成基线问题的原因后，则应当检查进样垫是否老化(应养成定期更换进样垫的好习惯);

(4)石英棉是不是该更换了;

(5)衬管是否清洁。值得一提的是，清洗衬管时可先用试验最后定容的溶剂充分浸泡，再用超声波清洗几分钟，然后放入高温炉中加热到比工作温度略高的温度，最后再重新安装。

(6)此外，检测器污染也可能造成基线问题，其可以通过清洗或热清洗的方法来解决。

3. 造成峰丢失的故障

造成峰丢失的原因有两种：一是气路中有污染，另一可能是峰没有分开。

第一种情况可通过多次空运行和清洗气路(进样口、检测器等)来解决。

(1)为了减少对气路的污染，可采用以下的措施：程序升温的最后阶段应有一个高温清洗过程;

(2)注入进样口的样品应当清洁;

(3)减少高沸点的油类物质的使用;

(4)使用尽量高的进样口温度、柱温和检测器温度。

峰丢失的第二种情况是峰没有分开，除了以上原因外，其也有可能是因系统污染造成的柱效下降造成，或者是由于柱子老化导致的，但柱子老化所造成的峰丢失是渐进的、缓慢的。假峰一般是由于系统污染和漏气造成的，其解决方法也是通过检查漏气和去除污染来解决。在平时的工作中应当记录正常时基线的情况，以便在维护时作参考。

这里介绍的只是工作中三种常见问题的检修方法，气相色谱仪的故障点比较多，故障恢复时间也较长，因此进行设备维护时的关键在于对原因的正确分析。每检查一个部件，便要将前后的分析结果进行比较，做到不将问题扩大化，相信通过反复尝试，一定能成功解决问题。