气相色谱系统

一、气相色谱系统的组成

1、电脑：气相色谱工作站(联机与脱机)

2、仪器主机：柱温箱、进样口气化室、检测器等组成：

3、色谱柱：常用的色谱柱为气相填充色谱柱与气相毛细管色谱柱，尤其是气相毛细管色谱柱最为常用；

4、进样部分：直接进样(自动进样器：样品槽、进样针)、顶空进样(顶空进样器：带有加热器的样品池、保温采样管、气阀门、保温进样管)；

5、气源

(1) 当配有FID，NPD，FPD检测器时：高纯氮气N₂、高纯氢气H₂、干燥空气Air

(2) 当配有ECD检测器时：只配备高纯氮气N₂

(3) 当配有TCD检测器时：需配备高纯氦气He高纯氢气H₂

二、气相实验室及气相色谱系统各个组成部分的要求

【环境要求】

·推荐实验室温度为20~27℃，相对湿度为75%RH；

·钢瓶要固定，易爆钢瓶要放置气相室外的独立室。

【电源要求】

1、单相交流电220V，(+5% ~ -10%),50~60Hz，有单独的良好接地

2、若电压不稳定，需配置稳压电源(自带蓄电器)，功率大于4千瓦防止电压不稳或突然停电对仪器、色谱柱的损坏。

【气相色谱系统各个组成部分要求】

1、电脑及气相工作站

·电脑配置需达到要求，工作站与仪器主机连接应正常，若出现错误应先查看线路连接情况，找不出原因再找专业人员重新安装并写入注册。

2、仪器主机

(1) 柱温箱：由于柱温箱温度的波动会影响色谱分析结果的重现性，因此柱温箱控温精度应在±1℃，且温度波动小于0.1℃/小时。温度控制系统分为恒温与程序升温两种。

(2) 进样口气化室

·分流装置：防止色谱柱过载而影响色谱分析

·衬管(常见)：带有1cm高度的石英棉(过滤待测样品气化气体的作用)耐温玻璃管，其长度由进样针决定，最好符合仪器说明要求；气化室使用多次会造成衬管被污染，应及时采取措施，一是高温老化进样口(温度为250℃，30min)，二是更换衬管(最佳方式)或清洗衬管(乙醇檫拭浸泡)及更换新的石英棉(经济方式) ，更换后要高温老化进样口(温度为250℃，30min)。防止影响色谱分析；

·衬管安装时，盖上隔垫后，加固螺帽用力过大会导致衬管破裂，应使用小手腕力加固稳定即可；

·若工作站或仪器提示进样口气流关闭，可能是衬管安装不当使其破裂导致漏气，仪器自动报警关闭气体(进样口没被动过可排除此原因)；也可能是工作站方法设置是色谱柱规格设置参数不正确，仪器根据载气流量与色谱柱内径自身运算压力值大于上限，仪器自动报警关闭气体。

(3) 检测器

·有FID，ECD ，NPD，FPD，TCD检测器，其中FID，ECD检测器最为常用；

·当N₂:H₂:Air为1:1:10时，FID检测器的灵敏度最高；

·ECD检测器随着柱温箱的温度升高而升高，因此未用到ECD检测器时，其尾吹流量不能关闭，需设置小流量尾吹；

·关机时检测器温度必须降至60℃以下才能关闭载气，防止温度过高冷却时有冷凝水凝聚检测器上；

·FID检测器长时间未使用或使用多次后，FID检测器的喷嘴会污染堵塞，点不着火。FID检测器的喷嘴会污染清洁处理方式有两种：一是定期点火且300℃高温老化1h，二是有专业人员拆开FID检测器，取出(或更换)喷嘴，用乙醇浸泡超声30min，烘干，安装喷嘴后再高温老化即可。

3、色谱柱(以最常用的气相毛细管色谱柱为例)

3.1 色谱柱的选用

(1) 固定相

气相毛细管柱的材质为玻璃或石英，内壁或载体经涂渍或交联固定液，内径一般为0.25mm、0.32mm或0.53mm，柱长5~60m，固定液膜厚0.1~μm，常用的固定液右甲基聚硅氧烷、不同比例组成的苯基甲基聚硅氧烷、聚乙二醇等。

色谱理论上讲，选择固定相首先遵循相似性原则(相似相容原理)，即用非极性固定相分析非极性物质，极性固定相分析极性物质，用含芳香基团的固定相分析芳香族化合物。但是使用毛细管柱，分离度不再是分析的首选问题了，样品的兼容性、使用温度稳定性、柱流失情况等，都能成为选择色谱柱的主要理由。

具体选择主要依据以下规则：

1) 因为非极性毛细管柱具有明显的稳定性、使用温度高、良好的色谱峰型等有利因素，因此易分离物质首先选用极性小的的色谱柱；

2) 分析氢键型物质用氢键型PEG柱更佳；

3) 轻烃或永久气体用Plo柱更佳；

4) 高苯基固定相对芳香族物质的保留能力更强，但是分析二甲苯等芳烃异构体，首选Wax类强极性色谱柱。

(1) 内径

毛细管柱理论塔板高度与内径成反比，即相同的长度的毛细管，内径越小柱效越高。但内经越小，通常意味着柱容量的减小，在分析低含量组分时，对检测器灵敏度和进样口分流能力的要求越高。因此在选择内径的时候，首先考虑的是样品分析难点在于分离度还是检测。对于分离困难的样品，首选较小口径的色谱柱；对于含量过低检测困难的样品，首选较大口径的色谱柱。在没有分析难点的情况下，选择小口径毛细管柱可以缩短柱长，减小分析时间。

(2) 柱长

柱长增加一倍，理论塔板数增加一倍，但同时分析时间也增加一倍，分离度由于与柱长的平方根成正比，因此理论上就只能够得到0.414倍的增加，但实际收益要更小。虽然如此，在分离度难以达到的时候，选择更长的毛细管柱，仍然是最直接有效的方法。

(3) 膜厚

膜厚并不能直接影响毛细管柱的理论塔板的高度，但它直接影响色谱柱的相比。膜厚越大，色谱柱的柱容量就越大，而高温下流失较大，组分出峰的时间就越晚。在需要更大的进样量且低沸点分析的情况下，首选厚膜色谱柱；在需要快速分析的情况下，首选薄膜色谱柱。

注意：一般情况，检验方法都给出气相毛细管色谱柱的型号与规格或固定相，若没有规定的固定相，可以选择极性相近固定相的毛细管柱。

3.2色谱柱的安装与维护保养

(1) 色谱柱的检查与安装(以Agilent为例)

首先打开柱温箱门看是否是所需用的色谱柱，若不是则旋下毛细管柱按进样口和检测器的螺母，卸下毛细管柱。取出所需毛细管柱，放上螺母，并在毛细管柱两端各放一个石墨环，然后将两侧柱端截去1～2mm(防止柱孔堵塞)，进样口一端石墨环和柱末端之间长度为2～6mm，检测器一端将柱插到底，轻轻回拉1mm左右，然后用手将螺母旋紧或用板手轻轻拧紧后用适宜力度下拉色谱柱不动即可。

注意：石墨垫圈温度上限一般能达到气相实验的要求，较为实验室常用，但MS和对氧敏感的检测器应根据检测器温度决定。

(2) 色谱柱维护保养

1) 新柱

新毛细管色谱柱需老化处理，以除去残留溶剂及易流失的物质，保证毛细管柱的稳定性。老化处理的方法一般由色谱柱生产商提供。推荐通用的方法是：新色谱柱安装好后，通过较高流速载气以起始柱温为50℃保持60min，再以3℃/min升温速率升至100℃保留30min，再以3℃/min升温速率升至150℃保留30min，再以3℃/min升温速率升至240℃(此温度由色谱柱最高使用温决定，一般低于色谱柱最高使用温度20～30℃以下)保持60min，再以3℃/min升温速率升至150℃保留30min，再以3℃/min升温速率升至50℃保留30min即可。

存放于常温干燥的地方。

2) 旧柱

·毛细管色谱柱使用前，应老化处理，使其基线稳定，毛细管色谱柱使用完毕后也应老化处理。

·毛细管色谱柱长期未用，应定期通载气(氮气)，再老化处理，存放于常温干燥的地方。

·低于最高使用温度20～30℃以下，通过较高流速载气连续老化30min以上

3)气相毛细管色谱柱损坏

·氯甲烷、水及水汽对非极性的固定相有极大损坏；

·高酸、碱物质对固定相有极大损坏；

·柱温大幅度变化对毛细管色谱柱有损坏；

·经常性的柱温高于或等于最大规定柱温进行实验对毛细管色谱柱有极大损坏。

4、进样部分

4.1直接进样：自动进样器

·样品槽：定期用酒精棉檫拭酒精棉

·进样针：每次使用前，先用乙醇清洗6次以上，再用蒸馏水清洗6次以上，再用溶剂清洗6次以上。安装进样针时，应检查是否固定好，防止进样针头弯曲损坏。

·进样体积：直接进样的体积很小，一般在数微升以内，不宜过大，污染进样口与致使色谱柱超载，从而影响实验分析。

4.2顶空进样： 

·带有加热器的样品池：定期用酒精棉檫拭酒精棉

·保温采样管与保温进样管：用乙醇注射清洗，通过连续进样操作去除残余的乙醇，污染严重，最好由专业人员更换

·气阀门：污染，由专业人员更换

· 进样：待测溶液的浓度不宜过大而致使顶空进样器采样管及气阀门有残留，从而影响实验分析。

·顶空进样器使用时，样池温度由检验方法确定(最高温度一般不超过100℃)，采样管温度一般比样池温度高出10~15℃，进样管温度一般比采样管温度高出10~15℃(进样口温度必须大于或等于进样管温)，待仪器降温至预设温度50℃才关闭电源

·顶空进样器使用完毕后，先设置样池温度、采样管温度与进样管温度均为50℃后，待仪器降温至预设温度50℃才关闭电源

5、气源

5.1 当配有FID，NPD，FPD检测器时

(1) 高纯氮气N₂：钢瓶，气体纯度>99.999%，并推荐使用出水过滤器(一般是硅胶干燥剂)；

(2) 高纯氢气H₂(钢瓶或氢气发生器, 气体纯度>99.999%，并推荐使用出水过滤器(一般是硅胶干燥剂))

1) 钢瓶：易爆，气相室外单独间固定存放；

2) 氢气发生器

·分子筛、变色硅胶干燥剂经常更换干燥，注意水位高度，若水位下降需慢慢加入蒸馏水(注射用水或去离子水最优)，使水位保证在规定最大刻度线以下；

·氢气发生器的原理是原电池原理，以电解质作为介质，电解水产生氢气与氧气，长期使用仪器，氢气发生器中的电解液杂质增加而变脏，电解液离子浓度也发生变化，必须定期更换新的电解液，电解液的配制需用注射用水或去离子水作为溶剂。

(3) 干燥空气Air(钢瓶或空气泵，气体纯度>99.999%，并推荐使用出水过滤器(一般是硅胶干燥剂))

1) 钢瓶：固定；

2) 空气泵：硅胶干燥剂每天更换干燥，更换干燥剂时，先按排水按钮排空气体，使压力表的指针指向零刻度线，在拆下干燥剂管进行更换。

5.2 当配有ECD检测器时：只配备高纯氮气N₂：钢瓶，气体纯度>99.999%，并推荐使用出水过滤器(一般是硅胶干燥剂)；

5.3 当配有TCD检测器时：需配备高纯氦气He高纯氢气H₂：钢瓶，气体纯度>99.999%，用于安装时样品分析。

气相实验相关

一、试剂(试剂室存放)

1、溶剂：色谱纯

2、残留溶剂(配制对照品溶液)：分析纯

二、样品瓶及用具(样品制备室气相专用抽屉中)

1、样品瓶：1.5ml带刻度样品瓶(气相专用，洗液浸泡清洗，低温烘干、密封垫片为一次性使用)、20ml顶空瓶（气相专用，洗衣粉水刷洗，低温烘干，密封垫片为一次性使用）

2、铝盖及扎盖器：存放干燥处，扎盖器要防止生锈

三、气相相关物品(气相室存放)

1、石墨垫圈、隔热密封胶垫、小量尺、扳手均存放于气相室专用抽屉中

2、色谱柱均单品种或两个品种专用，存放于气相室专用抽屉中

3、不同品种气相实验图谱、检验方法与参数设置的资料存放于专用文件夹中，实验时，请参照检验方法操作规程与文件夹中对应资料方法进行检验。

四、遗留问题

阿达帕林有机残留检查中，最近出现溶剂中在N，N-二甲基甲酰胺峰保留时间处有出杂峰的情况(排除了顶空进样器残留带入的情况)，并且溶剂中出的杂峰大于对照溶液中N，N-二甲基甲酰胺峰，影响实验操作计算，建议摸索方法：保证空调制冷功能良好，使仪器柱温能降到初始温度(30℃)；若不行，更换新的色谱柱试试。

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