气相色谱仪经火焰检测器常见故障的排除方法

《北京国谱科技有限公司》

关于气相色谱仪经火焰检测器常见故障的排除方法

氢火焰离子化检测器（简称FID)是一个质量 型检测器，它具有灵敏度高、检测限小、线性范 围广等特点，现巳广泛地应用于各大领域，成为 分析多组分混合物zui为有效的手段之一，但其结 构复杂，条件设置多，在使用过程中会出现各种 故障，影响正常的检测分析结果，因此，如何迅速、 准确地判断故障原因并及时予以排除，是仪器操 作人员经常面临和急需解决的问题。

1 FID气相色谱仪原理
　　气相色谱是一种物理分离方法。利用被测物 质各组分在不同两相间分配系数（溶解度）的微 小差异，当两相作相对运动时，这些物质在两相 间进行反复多次的分配，原来只有微小的性质差 异产生很大的效果，而使不同组分得到分离，进 而加以定性和定量测定。气相色谱仪有气路系统、 进样系统、分离系统以及检测和记录系统组成。 在分离分析方面，具有如下特点：
　　高灵敏度。可检出10mg-10 g的物质，可 作超纯气体、高分子单体的痕量杂质分析和空气 中微量毒物分析。
　　高选择性。可有效地分离性质极为相近的 各种同分异构体和各种同位素。
　　能。可把组分复杂的样品分离成单组分。
　　速度快。一般分析只需几分钟即可完成， 有利于指导和控制生产。
　　应用范围广。可分析低含量的气、液体， 亦可分析高含量的气、液体，且不受组份含量的 限制。
　　所需试样量少。一般气体样品用几亳升， 液体样用几微升或几十微升。
　　样品和载气经过柱子后进人FID的氢气一空 气火焰中发生电离产生离子，极化电压把这些离 子吸引到火焰附近的收集极上，产生的电流与燃 烧的样品量成正比。用一个电流计检测电流并转 换成数字信号，送到输出装置得到样品浓度。它 只对含有C-H键的化合物有响应。因此FID灵敏 度高，其检测限zui小可至1 pg/s，线性范围约为 10。
　　异常图谱分析
　　一般在日常使用中，FID气相色谱仪异常色 谱图如表1、表2所列。 3讨论
　　综上所述，FID气相色谱仪作为一种高精密 的分析仪器，影响基线与图谱的异常因素有许多， 要准确判断出异常现象的所在，就必须*了解 FID气相色谱的各组成部分及工作原理，面对不 同的故障现象，既要考虑到局部又要考虑到整体， 有“果"必有“因"，逐步排除产生故障的“因"， 把范围缩小。对产生基线与图谱的异常现象概括 起来总体表现有
　　气路部分的故障。气体输人不正常，气体 的种类不对或纯度不够；气路泄漏、堵塞、污染； 气路部件的故障；流量设置不当；色谱柱问题等。
　　主机电路部分故障。启动或初始化不正常 温度控制部分、键盘或显示部分故障；开关门不 正常；量程衰减设置不当；其他功能性故障等。
　　检测器输出信号不正常。无信号输出；输 出信号零点偏移、不稳定、数值不对等。
　　面对图谱产生异常情况时，首先考虑设备的 周围环境，有无大型设备产生强大的电磁场或电 压不稳、空气潮湿、含有腐蚀性气体、粉尘多等 情况而直接影响仪器的稳定性；检查设备的电源上珞钟量琍轼
　　表1色谱图异常基线现象及对策
　　

　　表2色谱图异常峰型现象及对策
　　　

确认了外部环境影响后，就要看气体的气路 部分，确认气路各接口是否牢固密封、是否有堵 塞现象。因为气体的输出流量比及质量将直接影 响着图谱的输出状况。通常氮气作为载气纯度要 达到99.999%，载气的纯度不高会导致检测器性 能下降和基线不稳，从而影响检测结果。同时检 查各个气路的输出流量是否有异常变化。通常气 体的体积流量比取?( N2) ： ( H2 ) ： 4>air =1 ： 1 ： 10，氢气流量设为30~40 mL/mln比较 合适，能更好地提高检测器的灵敏度、稳定性及 响应值。当干燥剂、分子筛、活性炭使用一段时 间或大部分变色时要及时更换，否者会污染气路 导致基线、谱图产生异常现象；各个气路接头松 动时要及时更换密封垫圈，气源压力不足时及时 更换气源。
　　设备在使用过程中，要了解到喷嘴和收集极 内会产生沉积物，从而堵塞喷嘴、污染收集极与 检测器。沉积物通常是由柱流失所产生的白色的 二氧化硅和黑色的炭黑，会降低灵敏度并引起色 谱噪声和尖峰信号，甚至影响检测器点火。因此 喷嘴、收集极需要定期清洗或更换。当喷嘴沉积 物污染不是很严重时，可以先用吸耳球从检测器 连接口处由下至上吹气，将喷嘴孔径里的颗粒物 质吹出，然后借助手电等工具观察喷嘴是否巳通 畅，也可用小于喷嘴孔径的细铁丝或进样针芯进 行疏通。
　　在日常的分析检测中，由于进样的操作不当 而导致图谱峰形变宽、保留时间改变，使分析结 果不正确也是常有的事。FID气相色谱仪通常是 采用微量注射器，进样量一般为0.1 UL~1 UL之 间，以达到分离要求和在检测器线性响应范围之 内，因此，在进样时不宜快速推拉针头，太快， 不但不宜排出气泡，还会损坏注射器塞杆。另外， 吸取样品后，用滤纸去除针头的残留样品时，应 避免触及针尖，以保证分析的良好重现性。
　　气相色谱仪的进样系统包括进样器、进 样垫、玻璃衬管和石墨压环，每个部件的污染和 损坏都会影响色谱分析结果。特别是进样垫是气 相色谱仪zui常用的消耗品之一，在进样次数达到 一定数量之前必须进行更换。如果更换不及时， 可能会因硅橡胶垫上的毛刺或碎屑而引起图谱出 现鬼峰，严重时可能造成毛细管柱的堵塞。当更 换新的进样垫之后仍有鬼峰出现或者样品图谱的 保留时间、峰面积值重现性不好时，应该检查玻 璃衬管和石墨压环是否出了问题。玻璃衬管对气 相色谱分析的影响，往往是由于玻璃衬管内壁上 或石英棉上附着的溶剂、杂质等而产生的。
　　色谱的基线与图谱还与色谱柱的性能有着密 切关系。色谱柱的老化程度、极性、柱流失、柱 失效等直接影响着谱图出峰情况。因此当更换新 色谱柱或色谱柱在使用中被污染需老化时，应该 把柱子与汽化室连接，检测器一端要断开，以氮 气为载气，流速是正常的一半即可，温度选择在 固定液的极限温度以下20~30。C，老化时间大约 20 h，老化完成后将仪器温度降至近室温关闭色 谱仪，待仪器温度恢复至室温再将色谱柱连接到 检测器上（老化时接汽化室的一端接在检测 器上），开机，在使用温度下看基线是否平稳，如 果平稳色谱柱就算老化好了，否则要继续老化。
　　按照FID气相色谱仪的工作原理，FID离子 化检测器把样品或污染物的分子离解成离子经收 集形成离子流构成信号。一切影响分子离解、离 子收集的因素均可形成图谱基线噪声和漂移。例 如：1)离子收集电极，极化电极绝缘下降、接触 不良；2)气流不稳定、比例失调；3)离子室温 度过低以及受污染；4)火焰喷嘴过热、不畅通；5) 收集极靠近火焰，引起热电子发射；6)离子室落 人灰尘经气流带动扑打火焰；7)废气出口受阻等 同样会引起基线和图谱产生异常情况。
　　气相色谱仪的电路系统同样会影响色谱 的基线与谱图。色谱电路系统的故障，一般是温 度控制系统和检测放大系统，当然不排除供给各 系统的电源的故障。温控系统（包括柱温、检测 器温控、进样器温控）的主回路由可控硅和加热 丝所组成，可控硅导通角的变化，使加热功率变化， 温度变化（恒定或不恒定）。而控制可控硅导通角 变化的是辅回路（或称控温电路)，包括铂电阻（热 敏元件）和线性集成电路等等。由上述可知，若 是温控系统的毛病，则应首先要检查可控硅、加 热丝（断或短路)、铂电阻（断或短路）是否接触 不良。其次检查辅回路的其他电子部件，采用逐 步排除的方法进行检查。