气相色谱系统常见故障分析及处理

气相色谱系统常见故障分析及处理

张天 1李涛 2穆克然 3

北京航天试验技术研究所 北京 100074

摘要：目前，我国科技发展十分迅速，气相色谱仪作为一种分析物质组成的仪器已经被广泛使用，其特点是分离效能高，分析速度快。但由于其结构复杂，使用中经常出现问题。本文从载气系统、进样系统、分离系统、检测器系统、图谱分析系统等五个方面分析了色谱仪故障产生的原因，并提出相应的解决方法。

关键词：气相色谱；色谱柱；故障分析；检测器

引言

色谱法由俄国植物学家茨维特（Tswett)研究植物色素时发现，后来经过发展已广泛应用于石油化工，医药卫生，烟酒食品，环境检测和科研等行业。薄层色谱，纸色谱作为定性分析用的色谱法，定量的色谱法有气相色谱法，高效液相色谱法，气质联用和液质联用等。色谱法也可以作为物质分离的一种手段，得到较纯净的物质，供研究使用。气相色谱法应用范围广，气体，液体和固体均可分析；灵敏度高，可检测痕量物质；分析速度快，几分钟到几十分钟即可得到分析结果；选择性好，可以分离性质相近的物质；加之气相色谱仪耐用，分析费用低，受到广大分析工作者的欢迎。气相色谱仪分为载气系统，进样系统，分离系统（色谱柱），检测系统（检测器）和记录系统（工作站等）。在使用过程中，对各个系统维护好，减少故障率获得良好的分离效果和准确的分析数据，是每个分析工作者的追求。但在实际过程中，由于仪器和样品的复杂，会出现一些问题，影响分析结果，严重时，甚至色谱仪无法正常工作。这些问题要及时排除，才能获得高的工作效率和准确的分析结果，为生产，科研提供指导性的数据。根据十余年的从业经验，笔者将从以下方面概括气相色谱在使用过程中常见的问题，并提出相应的解决方案。

1气相色谱系统常见故障

1.1不出峰或峰形很小

当色谱基线平直，不出峰或峰形很小时，可以从最基本的方面检查排除，顺序为：信号线是否连接正确，是否有松动；若是FID检测器，是否熄火，用冷的铁片进行检查，若是TCD检测器，是否未打开检测电路；进样口是否漏气，如有必要，更换密封垫；色谱柱与进样口和检测器的接头是否正确连接，仪器型号不同，连接长度也不同，应严格按照色谱仪厂商提供的参数进行安装。

1.2基线变化

基线不稳定（噪声大、恒温操作时无规则波动或向一个方向漂移）。基线燥声大，可能是载气流速过大或漏气；基线正弦波波动，可能是载气流量不稳定，除检查气源外，也要排除是否漏气；恒温操作时基线无规则波动或向一个方向漂移，出现这些现象可先排除载气是否漏气。基线不能调零。对热导池检测器可能是漏气导致热导丝没有完全泡在氢气中，热导丝失去平衡或已被烧坏。

1.3杂质

杂质被带入检测器，在2000℃高温下的氢火焰检测器（氢火焰检测器是利用不同气体在火焰中离子化时产生的离子流的不同而进行测定），会产生与特征气体相似的氢气和烃类气体，使得部分特征气体测量结果偏高，增加了油中含气量的误差。

2处理对策

2.1色谱柱被样品或者杂质污染

即便是最干净的样品也会含有痕量或微量的非挥发或半挥发性物质。在反复的多次进样后，无论是干净的或是相对较脏的样品都会有非挥发性的杂质沉积在色谱柱的入口端内表面。色谱柱的柱前几米对于样品是很重要的，在程序升温的分析过程中，样品谱带首先堆积在这一段上，所以大部分的保留也是在这一段产生。柱内污染物的存在会导致一系列的问题：峰型变差，柱效降低，前后两次进样的峰面积再现性差，这都是由于污染物的存在，使固定相对样品的保留（吸附或吸收）不同所致。半挥发性的杂质也会导致峰型变差，因为他们会聚集在柱头，干扰流动相和固定相之间的正常分配和样品谱带的结构。可使用预柱来保护色谱柱，或在色谱柱前接一段１至５米长的未涂敷硅土柱，用以捕获那些半挥发性及非挥发性的杂质。将色谱柱的进样端截去０．５至１米，通常也会解决或者部分的解决这个问题。

2.2气路管路、进样器、注射器的清洗

在气管连接管清洗的过程中，要将下管两端接头拆下，并在色谱仪内将管路取出来。这个时候要将管道外壁清理干净，不能对管道内部带来污染，在管道内部清洗的过程中，要通过无水乙醇进行处理，将管道内存在的颗粒状堵塞物、有机物以及水等去除。若是没有压力，要通过细钢丝对管道进行清理，此时管道无法打开，需要通过酒精灯对管道进行加热，让堵塞物在高温下烧焦，从而进行疏通。通过乙醇对气体管路进行清洗的时候，应该分析是否存在无法被乙醇溶解的污染物，若是样品分析时空气通道内壁出现了无法被乙醇溶解的污染物，应该从其实际特性出发，使用相应的清洁液，达到控制污染的目的。

2.3加装气体过滤器的重要性

加装气体过滤器可以有效除去来自气瓶中的烃和水分的污染，有效降低惰性载气中的O2和水分，防止在打开隔膜或更换柱子时，水分或烃类的污染。如果基线发生急剧变化时，有可能需要更换过滤器。通常气体过滤器常用来清除高纯气体中的少量杂质，却不能除去低纯度气体的所有污染。脱氧过滤器能够除去载气中的O2，但是在空气中很快就会耗尽除氧的能力。所有在安装该过滤器时，所连接气路时未准备好之前，请千万不要打开过滤器两端的堵头，先把气路中载气流量设定到50~100ml/min，然后拆去该过滤器的入口堵头，迅速把它连接到气路中。这时，还不能拆去过滤器的出口堵头，使过滤器保持正压。拧紧进口接头，迅速地拆去出口堵头并把它连接到气路中。

2.4检测器故障分析

在色谱操作过程中，检测器有时受固定相流失及样品中的高沸点成分、易分解及腐蚀性物质的作用而被沾污，以至不能正常进行工作，因而提出了如何清洗检测器的问题。若沾污的物质仅限于高沸点成分，通常可将检测器加热至最高使用温度后，再通入载气，就可清除。当沾污不太严重时，可不必卸下清洗，此时只需要将色谱柱取下，用一根管子将进样口与检测器联接起来，然后通载气并将检测器炉温升至１２０度以上，从进样口先注入２０微升左右的蒸馏水，再用几十微升丙酮或氟里昂溶剂进行清洗。在此温度下保持１～２小时检查基线是否平稳，若仍不满意可重复上述操作或卸下清洗。当沾污比较严重时，必须卸下清洗。先卸下收集极，正极，喷嘴等，若喷嘴是石英材料制成的，先将其放在水中进行浸泡过夜。若喷嘴是不锈钢等材料做成，则可与电极等一起，先小心用细砂纸（３００～４００＃）打磨，再用适当溶剂（浸泡如甲醇与苯１：１），也可以用超声波清洗，最后用甲醇洗净，放置于烘箱中烘干。注意勿用含卤素的溶剂（如氯仿、二氯甲烷等）。以免与聚四氟乙烯材料作用，导致噪声增加。洗净后的各个部件，要用镊子取，勿用手摸。烘干后装配时也要小心，否则会再度沾污。装入仪器后，先通载气３０分钟，再点火升高检测室温度，最好先在１２０度保持数小时之后，再升至工作温度。

结语

气相色谱分析过程中出现故障时，要善于运用逻辑推理的方法，检查故障中的表现，通过故障前后的比较分析症状，寻找线索，找出可能的原因，综合思考，灵活运用，逐步分析并最终解决问题。随着技术的进步，现在的气相色谱仪在向自动化、智能化方向发展，越来越多的色谱仪具备了自我诊断的能力，当仪器出现某种故障时，会给予故障提示，给操作者的日常使用带来极大的便利。但是，仪器的智能化显然不能代替操作者的判断和维护，要对故障进行准确的判断和解决，要维护仪器的正常使用，操作者的理论基础和经验积累仍不可或缺。

参考文献

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