僅從實(shí)驗(yàn)室用氣相儀為例來說,僅國產(chǎn)各種類型和型號(hào)就不下百種,不同產(chǎn)品的技術(shù)性能,功能特點(diǎn),價(jià)格,操作特性相差甚大。再加上被分析樣品千奇百怪,分析目的和要求又不相同,對(duì)于那些工作時(shí)間不長,經(jīng)驗(yàn)不多的色譜用戶,要能根據(jù)自身的需要選購一臺(tái)性能/價(jià)格比適當(dāng)?shù)膬x器,的確不是一件容易的事。為協(xié)助大家,快,好,省地選購一臺(tái)色譜儀,現(xiàn)把如何選購一種氣相色譜儀幾點(diǎn)考慮因素歸類分析,供大家參考。
怎樣選購氣相色譜儀
1):幾點(diǎn)考慮
僅從實(shí)驗(yàn)室用氣相儀為例來說,僅國產(chǎn)各種類型和型號(hào)就不下百種,不同產(chǎn)品的技術(shù)性能,功能特點(diǎn),價(jià)格,操作特性相差甚大。再加上被分析樣品千奇百怪,分析目的和要求又不相同,對(duì)于那些工作時(shí)間不長,經(jīng)驗(yàn)不多的色譜用戶,要能根據(jù)自身的需要選購一臺(tái)性能/價(jià)格比適當(dāng)?shù)膬x器,的確不是一件容易的事。為協(xié)助大家,快,好,省地選購一臺(tái)色譜儀,現(xiàn)把如何選購一種氣相色譜儀幾點(diǎn)考慮因素歸類分析,供大家參考。色譜
1. 被分析樣品情況:
⑴樣品本身的組成和狀態(tài),是氣態(tài),液態(tài),固態(tài)還是混合態(tài),能直接用氣相色譜儀分析嗎?
⑵被測(cè)組分是熱不穩(wěn)定,易分解,還是易催化反應(yīng)。時(shí)間,溫度,壓力等變化是否會(huì)引起被測(cè)組分的變化;
⑶樣品中是否有煙塵,懸浮物,高佛點(diǎn)組分和有腐蝕性成分。以考慮樣品如何采集獲得,如何進(jìn)行樣品的預(yù)處理;
⑷樣品來源容易嗎?允許樣品的消耗量,有利于選擇進(jìn)樣方式;
⑸不需分析的組分及大致的濃度范圍;
⑹每天需要分析樣品的次數(shù),兩次分析的間隔時(shí)間;
2.分析的目的如何?
⑴做定性分析:被分析組分已知或未知,有無標(biāo)準(zhǔn)物?
⑵定量分析:在那個(gè)范圍—常量(10-1`~10-3);半微量(10-3~10-5);微量(10-5~10-7);痕量(10-6~10-9)或超痕量(≤ 10-9)
⑶定量精度和分析準(zhǔn)確性,若是半定量要求就簡單的多。
3.購貨單位的定位:
⑴科研院所——要求高;
⑵監(jiān)測(cè)和分析中心——準(zhǔn)確可靠;
⑶線的現(xiàn)場(chǎng)分析用——重復(fù)再現(xiàn);
4.同一種樣品,從理論上講可能有用多種儀器的分析方法,從儀器的性能/價(jià)格比,操作特性,維修服務(wù)多方比較,列出選用氣色譜儀分析的理由。
5.咨詢尋找有無被分析樣品的國標(biāo),行標(biāo),企標(biāo)或國外有關(guān)參考資料,若有,在標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)給出在一般場(chǎng)合下,應(yīng)使用儀器的功能和技術(shù)要求。
6. 本工作單位的周圍有無做同類樣品的分析者,若有對(duì)選型和日后建立色譜分析方法會(huì)有直接幫助;
7搜集各種類型的氣相色譜儀(含附件)的樣本和資料,給終選型做基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作;
8任務(wù)是長期?還是短期的?因任務(wù)不同決定投資多少,選用何種儀器?是否要作長期打算?
9現(xiàn)有條件如何?對(duì)于一件新的分析任務(wù)有許多單位,現(xiàn)有的儀器經(jīng)適當(dāng)改造,重新建立分析方法,*可以勝任工作;若條件具備,沒有理由再做大的投資購買新儀器設(shè)備;
10考慮到所選儀器設(shè)備的工作效率,運(yùn)行成本,自身的人力(技術(shù)水平),財(cái)力條件不易選擇那些所謂高,精,尖的產(chǎn)品??傊詫?shí)用經(jīng)濟(jì)為主。
11.色譜數(shù)據(jù)處理裝置是終給出分析結(jié)果的*設(shè)備,要根據(jù)分析結(jié)果所需信息的種類和格式的具體要求來選購,千萬不能不考慮財(cái)力,而選擇那些價(jià)格,功能過剩一類的色譜工作站。有些樣品組分少,分離好,用幾千元的記錄儀,色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)能完成的工作,何必花幾萬元買一臺(tái)使用效率不高,操作費(fèi)時(shí)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理呢?
12.使用場(chǎng)合和儀器安裝地點(diǎn):
雖然氣相色譜儀相對(duì)光學(xué)儀器在使用場(chǎng)合,安裝位置要求不嚴(yán)格,但在操作某些檢測(cè)器和高靈敏度工作時(shí)還應(yīng)注意以下條件:
⑴使用場(chǎng)合:溫度,濕度,大氣壓力,震動(dòng),電磁干擾,有無腐蝕性氣體,通風(fēng),雜光,水源,塵埃等可能對(duì)儀器工作的影響;
⑵儀器安裝基座平穩(wěn)抗震,面積大小,位置,維修是否方便;
⑶氣源的供給方法,安裝操作,純度等能否滿足要求。
(2):氣相色譜儀的適用范圍和用途
原則上講,凡是分子質(zhì)量不大,有一定揮發(fā)性,在汽化或柱溫情況下不分解的物質(zhì),或分子量大,但可以通過各處理, 衍生為易揮發(fā)的化合物也可以進(jìn)行氣相色譜分析。具體到目前商品氣相色譜儀來講,一般gc適用于佛點(diǎn)低于350℃的分析組,高溫gc可以分析組分的佛點(diǎn)不超過500℃。在儀器分析方法中,色譜分析可同時(shí)進(jìn)行分離和檢測(cè)分析的特點(diǎn)與其它儀器分析方法相比有*的優(yōu)點(diǎn)。由于它分離效率特別高,對(duì)于多組分的復(fù)雜混合物,同分異構(gòu)體和旋光異構(gòu)體以及痕量組分的樣品分析幾乎是*的分析手段。目前隨著檢測(cè)技術(shù),樣品處理技術(shù),微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,gc檢測(cè)限已從初的10-2擴(kuò)展到10-13級(jí)甚至某些分析可達(dá)10-15數(shù)量級(jí)。但是見于目前一般和氣相色譜配套的商品常規(guī)檢測(cè)器, 還不能根據(jù)被分析組分的構(gòu)成給出特征信號(hào),用常規(guī)gc做定性分析還受到一定限制,對(duì)于這類問題還需要采用多種儀器分析聯(lián)用配合印證。目前用于在線聯(lián)用的儀器分析方法主要有:gc/ms,gc/fir,lc/ms,lc/nmr等。
(3):氣相色譜儀用戶的粗略分類
不同類型的gc用戶,對(duì)于分析目的和要求存在著較大差別。因此,對(duì)于選購?fù)愋蛢x器的功能,性能,操作特性等也有很大不同,作為新客戶首先定位自己屬于那個(gè)層次范疇。對(duì)于選購好儀器也是幾個(gè)主要因素之一。我們把gc用戶可大體分為三類:
1.國家設(shè)的科研院所和大專院校中的研究部門:主要用做生命科學(xué)科學(xué)新材料科學(xué),法醫(yī)科學(xué),軍事科學(xué),航天科學(xué),考古發(fā)掘研究,農(nóng)林,地質(zhì)海洋,藥物動(dòng)力功能和毒理學(xué)研究等的分析測(cè)試手段。環(huán)境
2.國家各部委,局,總公司,國民經(jīng)濟(jì)中的重點(diǎn)行業(yè),大型企業(yè)設(shè)置的研究所,分析中心,檢測(cè)中心,監(jiān)測(cè)中心等:如典型的行業(yè)有:化學(xué)工業(yè),石油工業(yè),冶金工業(yè),能源(核能,煤炭)工業(yè),半導(dǎo)體工業(yè),機(jī)械工業(yè),制藥工業(yè),輕工業(yè)(食品,日用化工),商業(yè),建筑業(yè)等。
3.用于線分析的客戶如:工廠生產(chǎn)過程中的工藝控制和質(zhì)量保證,進(jìn)出口商品的質(zhì)量監(jiān)督,疾病診斷,衛(wèi)生防疫,工業(yè)衛(wèi)生調(diào)查和評(píng)價(jià),偵破,軍工裝備有關(guān)監(jiān)控(軍事環(huán)境如:發(fā)射現(xiàn)場(chǎng),潛艇等空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)),生物制品分析,環(huán)境監(jiān)測(cè)日常分析,資源開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)分析(油田,天然氣熱值計(jì)算),日常商品(化妝品,香料組成,玻璃,陶瓷,紙業(yè)等)質(zhì)量監(jiān)測(cè),裝修材料質(zhì)量的監(jiān)控,教學(xué)實(shí)驗(yàn)室等。
(4):氣相色譜儀的分類
常用1~2種檢測(cè)器,進(jìn)樣系統(tǒng)也僅配備1~2種,使用溫度一般也不高于350℃。要想擴(kuò)大這類儀器的功能常常需要再加一些附件或輔件并進(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b。但是,由于設(shè)計(jì)制造是針對(duì)某一檢測(cè)器和特別功能,所以反而容易作到合理。因此在某些特別功能,技術(shù)性能(如穩(wěn)定性,信/噪比)和操作特性不亞于多檢測(cè)器氣相色譜儀。另外儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,操作方便,維修可以自理,價(jià)格較低,工作效率高,利于普及。特別適合第二(三)類用戶中,分析工作單一,技術(shù)力量比較薄弱的單位。
3.用于某項(xiàng)分析的氣相色譜儀
這類儀器實(shí)質(zhì)上是在單(雙)檢測(cè)器通用氣相色譜儀上配備一根合格的色譜柱,在出廠前由廠家?guī)椭脩魧?shí)驗(yàn)建立好一套針對(duì)某一項(xiàng)分析的方法。常稱做交鑰匙工程??梢宰鞯街灰须娫矗瑑x器到貨,安裝后便可以進(jìn)行實(shí)際樣品的分析。當(dāng)然廠家除收取儀器費(fèi)用外,還要適當(dāng)加收建立色譜分析方法的軟件費(fèi)用。但是,由于廠家專門生產(chǎn)制作這類儀器,從費(fèi)用,時(shí)間,技術(shù)性能上對(duì)于客戶還是非常合算的。例如:國內(nèi)可批量供應(yīng)的氣相色譜儀有:⑴天然氣;⑵液化石油氣;⑶煤氣;⑷煉廠氣;⑸變壓器油中氣;⑹煤礦中空氣品質(zhì);⑺空氣用sf6成分分析;⑻大氣的總烴(非甲烷)⑼微量水;⑽金屬(合金)玻璃中的微量氣體;(11)居住區(qū)大氣中苯,甲苯,和二甲苯衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法檢測(cè);(12)室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物(tvoc)的測(cè)定等。可以說,只要有國標(biāo),行標(biāo),企標(biāo)或能提出具體分析要求,均能和國內(nèi)制造廠商協(xié)商定做成氣相色譜儀。
4現(xiàn)場(chǎng)用便攜式氣相色譜儀:
便攜式氣相色譜儀一般只是型,它是針對(duì)不同分析任務(wù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的便攜式儀器,在現(xiàn)場(chǎng)使用立即能取得分析結(jié)果?,F(xiàn)場(chǎng)化學(xué)分析提供有用的信息,有利于迅速作出決策。有些分析任務(wù),是無法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的,另外,由于現(xiàn)場(chǎng)采樣靈活性強(qiáng),減少了多次采樣的需要,可以節(jié)省不少開支。目前,國外便攜式氣相色譜儀主要用于環(huán)保領(lǐng)域,法庭調(diào)查,工業(yè)衛(wèi)生等,在化學(xué)武器應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)分析也有不少應(yīng)用實(shí)例。攜式氣相色譜儀和常規(guī)儀器相比主要區(qū)別是要有獨(dú)立電源供電和便攜式氣源。由于現(xiàn)場(chǎng)使用,在儀器結(jié)構(gòu),可靠性上有較高的要求,因此,國外這類儀器的價(jià)格并不低,對(duì)同一種分析目的,國內(nèi)研制生產(chǎn)此類儀器還有一定困難,單靠進(jìn)口更難于普及。另人可喜的是*大連化學(xué)物理研究所,研制鑒定了“微型氣相色譜儀”能勝任國外便攜式儀器現(xiàn)場(chǎng)分析的某些工作。
三.在線氣相色譜儀:
在線氣相色譜儀又稱流程氣相色譜儀或工業(yè)氣相色譜儀,它與其它用途的氣相色譜儀相比要求自動(dòng)化,計(jì)算機(jī)化程度更高,色譜柱的使用壽命要足夠長,以保證儀器能長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(檢修期大于6個(gè)月),分析數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確,可靠和穩(wěn)定不變。在線氣相色譜儀主要一般由:⑴樣品預(yù)處理裝置;⑵主機(jī)分析器;⑶程序執(zhí)行軟件;⑷ 數(shù)據(jù)處理等四部分組成,在結(jié)構(gòu)上它和實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀不同,一般把前兩部分放在現(xiàn)場(chǎng),儀器的控制和數(shù)據(jù)處理放在總儀表控制室。由于分析現(xiàn)場(chǎng)的條件和安全要求不同,分析器又多為防爆型。由于儀器分析監(jiān)測(cè)控制各種功能不同要求不同,工業(yè)色譜又分開環(huán)和閉環(huán)兩大類。
四.物質(zhì)的某些物化常數(shù)測(cè)定用氣相色譜儀
由于氣相色譜儀*的分離特點(diǎn),因而在催化熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面有很多方面可以應(yīng)用。用經(jīng)典方法測(cè)定物質(zhì)的物化常數(shù),通常手續(xù)麻煩,時(shí)間較長,需要純物質(zhì),而用氣相色譜儀設(shè)備簡單,操作方便,可同時(shí)測(cè)兩種或多種物質(zhì)相差極其微小的物化常數(shù)。如:分配系數(shù),活度系數(shù),溶解熱,蒸汽廢度,自由能,自由等.特別是固定物質(zhì)的比表面積和孔徑分布,已有多種型號(hào)的氣相色譜儀供用戶選擇并有專著出版.
五.制備用氣相色譜儀
制備用色譜法是指利用色譜的高分離效率來分離純化有機(jī)或無機(jī)化合物的方法。經(jīng)色譜法制備的化合物純度稱為色譜純,純度一般都大于99.999%。制備的目的主要有: ⑴制備色譜純的化合物作為化工和科研工作中所需要的高純?cè)噭┖蜆?biāo)準(zhǔn)品; ⑵制備物質(zhì)作為其它大型分析儀器進(jìn)一步進(jìn)行定性鑒定。根據(jù)制備目的的不同, 制備用氣相色譜儀可分為大型工廠規(guī)模的制備色譜裝置(年產(chǎn)量可達(dá)萬噸以上)和小型作為多功能氣相色譜儀附件的制備裝置,制備量一般在幾毫克到幾克范圍內(nèi)。值得指出的是隨著分析儀器技術(shù)的發(fā)展和某些大型分析儀器的靈敏度的提高,已沒有必要通過樣品制備后再進(jìn)行定性分析,而是直接采用氣相色譜儀和其他大型儀器(質(zhì)譜光譜,核磁等)聯(lián)用進(jìn)行定性分析。如:gc/ms定性分析已進(jìn)入普及階段。,
(5)——痕量氣相色譜分析選購儀器的幾點(diǎn)考慮-(4)
樣品采集、前處理和選購gc的關(guān)系?
通過以上幾講,我們?cè)谝淮误w會(huì)到,用氣相色譜法做痕量分析確實(shí)是一門綜合的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。我們可把痕量色譜分析過程歸納以下四個(gè)階段:
①樣品采集;
②樣品制備(予處理);
③色譜分析;
④數(shù)據(jù)處理與結(jié)果表達(dá)。
如果樣品采集和前處理比較成功,在色譜分析和數(shù)據(jù)處理時(shí),即使選用的色譜儀所配用的檢測(cè)器靈敏度不高,分析柱分離效率較低,數(shù)據(jù)處理裝置性能、功能一般,也能獲得比較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。反過來說,若所選購的儀器和數(shù)據(jù)處理裝置、配置較高又選擇了一根高效色譜柱,那么可大大降低樣品的予處理過程。在目前的痕量分析中,耗時(shí)、費(fèi)力和效率低的樣品采集與處理仍是整個(gè)色譜分析中的瓶頸。樣品采集和處理時(shí)間有時(shí)要占了整個(gè)分析時(shí)間的三分之二。
應(yīng)當(dāng)指出,無論是的色譜儀和設(shè)備,真正高性能色譜柱,完善的數(shù)據(jù)處理裝置,都不能從一個(gè)采集處理不適當(dāng)樣品得到滿意的分析結(jié)果。因此,在選購儀器(含數(shù)據(jù)處理裝置)類型和性能時(shí),要考慮如何充分發(fā)揮所選儀器的綜合分析能力,以便簡化樣品的予處理過程或根本不需要樣品的予處理。
為了在做痕量氣相色譜分析時(shí),更有效選購好氣相色譜儀和配套設(shè)備,我們把樣品采集和制備的一些原則、方法以及和色譜分析方法的關(guān)系總結(jié)如下:(若了解更詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)參考有關(guān)專業(yè)書刊)
1. 樣品采集:
目前國內(nèi)在做分析時(shí),一般樣品制備(予處理)由色譜分析人員完成,而樣品采集是由其他工作人員去做。為了選擇好合適的樣品制備方法和分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠,我們應(yīng)提昌,不但分析人員對(duì)所制備樣品的來源、采集方法、采集過程有所了解,而且負(fù)責(zé)選購儀器的人員也不例外。如對(duì)采集樣品你知道嗎?
樣品的物質(zhì)組成?濃度如何?
樣品中主要組分是什么?
采集樣品的地點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)條件如何:a)采集樣品的時(shí)機(jī);b)采集樣品的位置;c)采集樣品的過程(有效時(shí)間);d)采集樣品的時(shí)間間隔;
應(yīng)采用破壞性還是非破壞性采樣方法?
采集樣品的運(yùn)輸與存儲(chǔ);
l. 預(yù)期采樣后會(huì)得到那些色譜分析結(jié)果?
2. 選擇樣品采集和處理的方法及其技術(shù)應(yīng)遵循的原則?
a 待測(cè)組分的樣品必須具有代表性;
b 采集方法與分析目的應(yīng)保持一致,保證能采集到您想要的樣品;
c 樣品處理過程中,如何防止和避免待測(cè)組分不發(fā)生變化和丟失;
d 在進(jìn)行待測(cè)組分化學(xué)反應(yīng)(衍生、催化轉(zhuǎn)化)時(shí),必須已知和定量的完成;
e 選擇樣品處理方法應(yīng)盡可能簡單易行,處理裝置和樣品量要相適應(yīng);
3. 為什么要選擇樣品予處理?
樣品予處理目的可歸納為:a)欲分析組分予分離;b)富集;c)轉(zhuǎn)化;d)衍生化(轉(zhuǎn)化成色譜分析的狀態(tài));
* 不能直接進(jìn)樣分析:
如:
a)品種繁多(含水、氧等對(duì)儀器和色譜柱的不良影響);
b)樣品組成及其濃度復(fù)雜多變(基體對(duì)待分析痕量組分干擾大);
c)樣品物理形態(tài)廣(黏度、固體、多相性樣品);
d)直接分析時(shí)干擾因素太多;
* 考慮用樣品予處理方法彌補(bǔ)現(xiàn)有儀器或分析條件的不足
a) 分析測(cè)試的不同質(zhì)量要求;
現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不允許(如時(shí)間);
b) 樣品的狀態(tài)、不穩(wěn)定性或化學(xué)活性;
c) 現(xiàn)有分析條件不允許;
d) 選購的儀器、設(shè)備條件不具備;
e) 操作人員的技術(shù)水平限制;
4. 常用的樣品予處理技術(shù)和設(shè)備:
雖然樣品予處理技術(shù)仍是痕量色譜分析的瓶頸,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多傳統(tǒng)的樣品予處理技術(shù)或設(shè)備得到了很大的改進(jìn)與完善,新的處理方法和技術(shù)也相繼問世。目前樣品的制備方法正處在多種處理技術(shù)并存,新老技術(shù)不斷組合的局面下,選擇何種樣品處理技術(shù),依賴于分析目的、分析方法或現(xiàn)有條件等。總之要具體問題具體分析。常用或比較新的樣品制備技術(shù)主要有:
a 頂空技術(shù);
b 膜萃取技術(shù);
c 固相萃取技術(shù);
d 固相微萃取技術(shù)
e 微捕集技術(shù);
f 超臨界萃取技術(shù);
g 微透析技術(shù);
h 微量衍生化技術(shù);
i 其他幾種制備技術(shù)的組合;
氣相色譜儀常發(fā)生的故障及檢修方法
一、進(jìn)樣后不出色譜峰的故障:
氣象色譜儀在進(jìn)樣后檢測(cè)信號(hào)沒有變化,儀不出峰,輸出仍為直線。遇到這種情況時(shí),應(yīng)按從樣品進(jìn)樣針、進(jìn)樣口到檢測(cè)器的順序逐一檢查。
1、首先檢查注射器是否堵塞,如果沒有問題,
2、再檢查進(jìn)樣口和檢測(cè)器的石墨墊圈是否緊固、不漏氣,
3、然后檢查色譜柱是否有斷裂漏氣情況。
4、后觀察檢測(cè)器出口是否暢通。
二、基線問題:
氣相色譜基線波動(dòng)、飄移都是基線問題,基線問題可使測(cè)量誤差增大,有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致儀器無法正常使用。
1、遇到基線問題時(shí)應(yīng)先檢查儀器條件是否有改變,近期是否新?lián)Q氣瓶及設(shè)備配件。
2、如果有更換或條件有改變,則要先檢查基線問題是不是由這些改變?cè)斐傻?,一般來說,這種變化往往是產(chǎn)生基線問題的原因。有些人在工作中就遇到過這種情形:新載氣純度不夠,換過載氣之后,基線逐漸上升(由于載氣凈化管的原因,基線不是馬上變化的)。第二天開機(jī)之后,基線非常高,并伴有基線強(qiáng)烈抖動(dòng),所有峰都湮沒在噪音中,無法檢測(cè)。經(jīng)過檢查,問題出現(xiàn)在新?lián)Q的載氣上,重新更換載氣后,立即恢復(fù)了正常。
3、當(dāng)排除了以上可能造成基線問題的原因后,則應(yīng)當(dāng)檢查進(jìn)樣墊是否老化(應(yīng)養(yǎng)成定期更換進(jìn)樣墊的好習(xí)慣);
4、石英棉是不是該更換了;
三、造成峰丟失的故障:
(一)種情況可通過多次空運(yùn)行和清洗氣路(進(jìn)樣口、檢測(cè)器等)來解決。
1、為了減少對(duì)氣路的污染,可采用以下的措施:程序升溫的后階段應(yīng)有一個(gè)高溫清洗過程;
2、注入進(jìn)樣口的樣品應(yīng)當(dāng)清潔;
3、減少高沸點(diǎn)的油類物質(zhì)的使用;
4、使用盡量高的進(jìn)樣口溫度、柱溫和檢測(cè)器溫度。
怎樣選購氣相色譜儀
1):幾點(diǎn)考慮
僅從實(shí)驗(yàn)室用氣相儀為例來說,僅國產(chǎn)各種類型和型號(hào)就不下百種,不同產(chǎn)品的技術(shù)性能,功能特點(diǎn),價(jià)格,操作特性相差甚大。再加上被分析樣品千奇百怪,分析目的和要求又不相同,對(duì)于那些工作時(shí)間不長,經(jīng)驗(yàn)不多的色譜用戶,要能根據(jù)自身的需要選購一臺(tái)性能/價(jià)格比適當(dāng)?shù)膬x器,的確不是一件容易的事。為協(xié)助大家,快,好,省地選購一臺(tái)色譜儀,現(xiàn)把如何選購一種氣相色譜儀幾點(diǎn)考慮因素歸類分析,供大家參考。色譜
1. 被分析樣品情況:
⑴樣品本身的組成和狀態(tài),是氣態(tài),液態(tài),固態(tài)還是混合態(tài),能直接用氣相色譜儀分析嗎?
⑵被測(cè)組分是熱不穩(wěn)定,易分解,還是易催化反應(yīng)。時(shí)間,溫度,壓力等變化是否會(huì)引起被測(cè)組分的變化;
⑶樣品中是否有煙塵,懸浮物,高佛點(diǎn)組分和有腐蝕性成分。以考慮樣品如何采集獲得,如何進(jìn)行樣品的預(yù)處理;
⑷樣品來源容易嗎?允許樣品的消耗量,有利于選擇進(jìn)樣方式;
⑸不需分析的組分及大致的濃度范圍;
⑹每天需要分析樣品的次數(shù),兩次分析的間隔時(shí)間;
2.分析的目的如何?
⑴做定性分析:被分析組分已知或未知,有無標(biāo)準(zhǔn)物?
⑵定量分析:在那個(gè)范圍—常量(10-1`~10-3);半微量(10-3~10-5);微量(10-5~10-7);痕量(10-6~10-9)或超痕量(≤ 10-9)
⑶定量精度和分析準(zhǔn)確性,若是半定量要求就簡單的多。
3.購貨單位的定位:
⑴科研院所——要求高;
⑵監(jiān)測(cè)和分析中心——準(zhǔn)確可靠;
⑶線的現(xiàn)場(chǎng)分析用——重復(fù)再現(xiàn);
4.同一種樣品,從理論上講可能有用多種儀器的分析方法,從儀器的性能/價(jià)格比,操作特性,維修服務(wù)多方比較,列出選用氣色譜儀分析的理由。
5.咨詢尋找有無被分析樣品的國標(biāo),行標(biāo),企標(biāo)或國外有關(guān)參考資料,若有,在標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)給出在一般場(chǎng)合下,應(yīng)使用儀器的功能和技術(shù)要求。
6. 本工作單位的周圍有無做同類樣品的分析者,若有對(duì)選型和日后建立色譜分析方法會(huì)有直接幫助;
7搜集各種類型的氣相色譜儀(含附件)的樣本和資料,給終選型做基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作;
8任務(wù)是長期?還是短期的?因任務(wù)不同決定投資多少,選用何種儀器?是否要作長期打算?
9現(xiàn)有條件如何?對(duì)于一件新的分析任務(wù)有許多單位,現(xiàn)有的儀器經(jīng)適當(dāng)改造,重新建立分析方法,*可以勝任工作;若條件具備,沒有理由再做大的投資購買新儀器設(shè)備;
10考慮到所選儀器設(shè)備的工作效率,運(yùn)行成本,自身的人力(技術(shù)水平),財(cái)力條件不易選擇那些所謂高,精,尖的產(chǎn)品??傊詫?shí)用經(jīng)濟(jì)為主。
11.色譜數(shù)據(jù)處理裝置是終給出分析結(jié)果的*設(shè)備,要根據(jù)分析結(jié)果所需信息的種類和格式的具體要求來選購,千萬不能不考慮財(cái)力,而選擇那些價(jià)格,功能過剩一類的色譜工作站。有些樣品組分少,分離好,用幾千元的記錄儀,色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)能完成的工作,何必花幾萬元買一臺(tái)使用效率不高,操作費(fèi)時(shí)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理呢?
12.使用場(chǎng)合和儀器安裝地點(diǎn):
雖然氣相色譜儀相對(duì)光學(xué)儀器在使用場(chǎng)合,安裝位置要求不嚴(yán)格,但在操作某些檢測(cè)器和高靈敏度工作時(shí)還應(yīng)注意以下條件:
⑴使用場(chǎng)合:溫度,濕度,大氣壓力,震動(dòng),電磁干擾,有無腐蝕性氣體,通風(fēng),雜光,水源,塵埃等可能對(duì)儀器工作的影響;
⑵儀器安裝基座平穩(wěn)抗震,面積大小,位置,維修是否方便;
⑶氣源的供給方法,安裝操作,純度等能否滿足要求。
(2):氣相色譜儀的適用范圍和用途
原則上講,凡是分子質(zhì)量不大,有一定揮發(fā)性,在汽化或柱溫情況下不分解的物質(zhì),或分子量大,但可以通過各處理, 衍生為易揮發(fā)的化合物也可以進(jìn)行氣相色譜分析。具體到目前商品氣相色譜儀來講,一般gc適用于佛點(diǎn)低于350℃的分析組,高溫gc可以分析組分的佛點(diǎn)不超過500℃。在儀器分析方法中,色譜分析可同時(shí)進(jìn)行分離和檢測(cè)分析的特點(diǎn)與其它儀器分析方法相比有*的優(yōu)點(diǎn)。由于它分離效率特別高,對(duì)于多組分的復(fù)雜混合物,同分異構(gòu)體和旋光異構(gòu)體以及痕量組分的樣品分析幾乎是*的分析手段。目前隨著檢測(cè)技術(shù),樣品處理技術(shù),微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,gc檢測(cè)限已從初的10-2擴(kuò)展到10-13級(jí)甚至某些分析可達(dá)10-15數(shù)量級(jí)。但是見于目前一般和氣相色譜配套的商品常規(guī)檢測(cè)器, 還不能根據(jù)被分析組分的構(gòu)成給出特征信號(hào),用常規(guī)gc做定性分析還受到一定限制,對(duì)于這類問題還需要采用多種儀器分析聯(lián)用配合印證。目前用于在線聯(lián)用的儀器分析方法主要有:gc/ms,gc/fir,lc/ms,lc/nmr等。
(3):氣相色譜儀用戶的粗略分類
不同類型的gc用戶,對(duì)于分析目的和要求存在著較大差別。因此,對(duì)于選購?fù)愋蛢x器的功能,性能,操作特性等也有很大不同,作為新客戶首先定位自己屬于那個(gè)層次范疇。對(duì)于選購好儀器也是幾個(gè)主要因素之一。我們把gc用戶可大體分為三類:
1.國家設(shè)的科研院所和大專院校中的研究部門:主要用做生命科學(xué)科學(xué)新材料科學(xué),法醫(yī)科學(xué),軍事科學(xué),航天科學(xué),考古發(fā)掘研究,農(nóng)林,地質(zhì)海洋,藥物動(dòng)力功能和毒理學(xué)研究等的分析測(cè)試手段。環(huán)境
2.國家各部委,局,總公司,國民經(jīng)濟(jì)中的重點(diǎn)行業(yè),大型企業(yè)設(shè)置的研究所,分析中心,檢測(cè)中心,監(jiān)測(cè)中心等:如典型的行業(yè)有:化學(xué)工業(yè),石油工業(yè),冶金工業(yè),能源(核能,煤炭)工業(yè),半導(dǎo)體工業(yè),機(jī)械工業(yè),制藥工業(yè),輕工業(yè)(食品,日用化工),商業(yè),建筑業(yè)等。
3.用于線分析的客戶如:工廠生產(chǎn)過程中的工藝控制和質(zhì)量保證,進(jìn)出口商品的質(zhì)量監(jiān)督,疾病診斷,衛(wèi)生防疫,工業(yè)衛(wèi)生調(diào)查和評(píng)價(jià),偵破,軍工裝備有關(guān)監(jiān)控(軍事環(huán)境如:發(fā)射現(xiàn)場(chǎng),潛艇等空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)),生物制品分析,環(huán)境監(jiān)測(cè)日常分析,資源開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)分析(油田,天然氣熱值計(jì)算),日常商品(化妝品,香料組成,玻璃,陶瓷,紙業(yè)等)質(zhì)量監(jiān)測(cè),裝修材料質(zhì)量的監(jiān)控,教學(xué)實(shí)驗(yàn)室等。
(4):氣相色譜儀的分類
常用1~2種檢測(cè)器,進(jìn)樣系統(tǒng)也僅配備1~2種,使用溫度一般也不高于350℃。要想擴(kuò)大這類儀器的功能常常需要再加一些附件或輔件并進(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b。但是,由于設(shè)計(jì)制造是針對(duì)某一檢測(cè)器和特別功能,所以反而容易作到合理。因此在某些特別功能,技術(shù)性能(如穩(wěn)定性,信/噪比)和操作特性不亞于多檢測(cè)器氣相色譜儀。另外儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,操作方便,維修可以自理,價(jià)格較低,工作效率高,利于普及。特別適合第二(三)類用戶中,分析工作單一,技術(shù)力量比較薄弱的單位。
3.用于某項(xiàng)分析的氣相色譜儀
這類儀器實(shí)質(zhì)上是在單(雙)檢測(cè)器通用氣相色譜儀上配備一根合格的色譜柱,在出廠前由廠家?guī)椭脩魧?shí)驗(yàn)建立好一套針對(duì)某一項(xiàng)分析的方法。常稱做交鑰匙工程??梢宰鞯街灰须娫?,儀器到貨,安裝后便可以進(jìn)行實(shí)際樣品的分析。當(dāng)然廠家除收取儀器費(fèi)用外,還要適當(dāng)加收建立色譜分析方法的軟件費(fèi)用。但是,由于廠家專門生產(chǎn)制作這類儀器,從費(fèi)用,時(shí)間,技術(shù)性能上對(duì)于客戶還是非常合算的。例如:國內(nèi)可批量供應(yīng)的氣相色譜儀有:⑴天然氣;⑵液化石油氣;⑶煤氣;⑷煉廠氣;⑸變壓器油中氣;⑹煤礦中空氣品質(zhì);⑺空氣用sf6成分分析;⑻大氣的總烴(非甲烷)⑼微量水;⑽金屬(合金)玻璃中的微量氣體;(11)居住區(qū)大氣中苯,甲苯,和二甲苯衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法檢測(cè);(12)室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物(tvoc)的測(cè)定等??梢哉f,只要有國標(biāo),行標(biāo),企標(biāo)或能提出具體分析要求,均能和國內(nèi)制造廠商協(xié)商定做成氣相色譜儀。
4現(xiàn)場(chǎng)用便攜式氣相色譜儀:
便攜式氣相色譜儀一般只是型,它是針對(duì)不同分析任務(wù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的便攜式儀器,在現(xiàn)場(chǎng)使用立即能取得分析結(jié)果?,F(xiàn)場(chǎng)化學(xué)分析提供有用的信息,有利于迅速作出決策。有些分析任務(wù),是無法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的,另外,由于現(xiàn)場(chǎng)采樣靈活性強(qiáng),減少了多次采樣的需要,可以節(jié)省不少開支。目前,國外便攜式氣相色譜儀主要用于環(huán)保領(lǐng)域,法庭調(diào)查,工業(yè)衛(wèi)生等,在化學(xué)武器應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)分析也有不少應(yīng)用實(shí)例。攜式氣相色譜儀和常規(guī)儀器相比主要區(qū)別是要有獨(dú)立電源供電和便攜式氣源。由于現(xiàn)場(chǎng)使用,在儀器結(jié)構(gòu),可靠性上有較高的要求,因此,國外這類儀器的價(jià)格并不低,對(duì)同一種分析目的,國內(nèi)研制生產(chǎn)此類儀器還有一定困難,單靠進(jìn)口更難于普及。另人可喜的是*大連化學(xué)物理研究所,研制鑒定了“微型氣相色譜儀”能勝任國外便攜式儀器現(xiàn)場(chǎng)分析的某些工作。
三.在線氣相色譜儀:
在線氣相色譜儀又稱流程氣相色譜儀或工業(yè)氣相色譜儀,它與其它用途的氣相色譜儀相比要求自動(dòng)化,計(jì)算機(jī)化程度更高,色譜柱的使用壽命要足夠長,以保證儀器能長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(檢修期大于6個(gè)月),分析數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確,可靠和穩(wěn)定不變。在線氣相色譜儀主要一般由:⑴樣品預(yù)處理裝置;⑵主機(jī)分析器;⑶程序執(zhí)行軟件;⑷ 數(shù)據(jù)處理等四部分組成,在結(jié)構(gòu)上它和實(shí)驗(yàn)室用氣相色譜儀不同,一般把前兩部分放在現(xiàn)場(chǎng),儀器的控制和數(shù)據(jù)處理放在總儀表控制室。由于分析現(xiàn)場(chǎng)的條件和安全要求不同,分析器又多為防爆型。由于儀器分析監(jiān)測(cè)控制各種功能不同要求不同,工業(yè)色譜又分開環(huán)和閉環(huán)兩大類。
四.物質(zhì)的某些物化常數(shù)測(cè)定用氣相色譜儀
由于氣相色譜儀*的分離特點(diǎn),因而在催化熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面有很多方面可以應(yīng)用。用經(jīng)典方法測(cè)定物質(zhì)的物化常數(shù),通常手續(xù)麻煩,時(shí)間較長,需要純物質(zhì),而用氣相色譜儀設(shè)備簡單,操作方便,可同時(shí)測(cè)兩種或多種物質(zhì)相差極其微小的物化常數(shù)。如:分配系數(shù),活度系數(shù),溶解熱,蒸汽廢度,自由能,自由等.特別是固定物質(zhì)的比表面積和孔徑分布,已有多種型號(hào)的氣相色譜儀供用戶選擇并有專著出版.
五.制備用氣相色譜儀
制備用色譜法是指利用色譜的高分離效率來分離純化有機(jī)或無機(jī)化合物的方法。經(jīng)色譜法制備的化合物純度稱為色譜純,純度一般都大于99.999%。制備的目的主要有: ⑴制備色譜純的化合物作為化工和科研工作中所需要的高純?cè)噭┖蜆?biāo)準(zhǔn)品; ⑵制備物質(zhì)作為其它大型分析儀器進(jìn)一步進(jìn)行定性鑒定。根據(jù)制備目的的不同, 制備用氣相色譜儀可分為大型工廠規(guī)模的制備色譜裝置(年產(chǎn)量可達(dá)萬噸以上)和小型作為多功能氣相色譜儀附件的制備裝置,制備量一般在幾毫克到幾克范圍內(nèi)。值得指出的是隨著分析儀器技術(shù)的發(fā)展和某些大型分析儀器的靈敏度的提高,已沒有必要通過樣品制備后再進(jìn)行定性分析,而是直接采用氣相色譜儀和其他大型儀器(質(zhì)譜光譜,核磁等)聯(lián)用進(jìn)行定性分析。如:gc/ms定性分析已進(jìn)入普及階段。,
(5)——痕量氣相色譜分析選購儀器的幾點(diǎn)考慮-(4)
樣品采集、前處理和選購gc的關(guān)系?
通過以上幾講,我們?cè)谝淮误w會(huì)到,用氣相色譜法做痕量分析確實(shí)是一門綜合的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。我們可把痕量色譜分析過程歸納以下四個(gè)階段:
①樣品采集;
②樣品制備(予處理);
③色譜分析;
④數(shù)據(jù)處理與結(jié)果表達(dá)。
如果樣品采集和前處理比較成功,在色譜分析和數(shù)據(jù)處理時(shí),即使選用的色譜儀所配用的檢測(cè)器靈敏度不高,分析柱分離效率較低,數(shù)據(jù)處理裝置性能、功能一般,也能獲得比較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。反過來說,若所選購的儀器和數(shù)據(jù)處理裝置、配置較高又選擇了一根高效色譜柱,那么可大大降低樣品的予處理過程。在目前的痕量分析中,耗時(shí)、費(fèi)力和效率低的樣品采集與處理仍是整個(gè)色譜分析中的瓶頸。樣品采集和處理時(shí)間有時(shí)要占了整個(gè)分析時(shí)間的三分之二。
應(yīng)當(dāng)指出,無論是的色譜儀和設(shè)備,真正高性能色譜柱,完善的數(shù)據(jù)處理裝置,都不能從一個(gè)采集處理不適當(dāng)樣品得到滿意的分析結(jié)果。因此,在選購儀器(含數(shù)據(jù)處理裝置)類型和性能時(shí),要考慮如何充分發(fā)揮所選儀器的綜合分析能力,以便簡化樣品的予處理過程或根本不需要樣品的予處理。
為了在做痕量氣相色譜分析時(shí),更有效選購好氣相色譜儀和配套設(shè)備,我們把樣品采集和制備的一些原則、方法以及和色譜分析方法的關(guān)系總結(jié)如下:(若了解更詳細(xì)的內(nèi)容請(qǐng)參考有關(guān)專業(yè)書刊)
1. 樣品采集:
目前國內(nèi)在做分析時(shí),一般樣品制備(予處理)由色譜分析人員完成,而樣品采集是由其他工作人員去做。為了選擇好合適的樣品制備方法和分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠,我們應(yīng)提昌,不但分析人員對(duì)所制備樣品的來源、采集方法、采集過程有所了解,而且負(fù)責(zé)選購儀器的人員也不例外。如對(duì)采集樣品你知道嗎?
樣品的物質(zhì)組成?濃度如何?
樣品中主要組分是什么?
采集樣品的地點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)條件如何:a)采集樣品的時(shí)機(jī);b)采集樣品的位置;c)采集樣品的過程(有效時(shí)間);d)采集樣品的時(shí)間間隔;
應(yīng)采用破壞性還是非破壞性采樣方法?
采集樣品的運(yùn)輸與存儲(chǔ);
l. 預(yù)期采樣后會(huì)得到那些色譜分析結(jié)果?
2. 選擇樣品采集和處理的方法及其技術(shù)應(yīng)遵循的原則?
a 待測(cè)組分的樣品必須具有代表性;
b 采集方法與分析目的應(yīng)保持一致,保證能采集到您想要的樣品;
c 樣品處理過程中,如何防止和避免待測(cè)組分不發(fā)生變化和丟失;
d 在進(jìn)行待測(cè)組分化學(xué)反應(yīng)(衍生、催化轉(zhuǎn)化)時(shí),必須已知和定量的完成;
e 選擇樣品處理方法應(yīng)盡可能簡單易行,處理裝置和樣品量要相適應(yīng);
3. 為什么要選擇樣品予處理?
樣品予處理目的可歸納為:a)欲分析組分予分離;b)富集;c)轉(zhuǎn)化;d)衍生化(轉(zhuǎn)化成色譜分析的狀態(tài));
* 不能直接進(jìn)樣分析:
如:
a)品種繁多(含水、氧等對(duì)儀器和色譜柱的不良影響);
b)樣品組成及其濃度復(fù)雜多變(基體對(duì)待分析痕量組分干擾大);
c)樣品物理形態(tài)廣(黏度、固體、多相性樣品);
d)直接分析時(shí)干擾因素太多;
* 考慮用樣品予處理方法彌補(bǔ)現(xiàn)有儀器或分析條件的不足
a) 分析測(cè)試的不同質(zhì)量要求;
現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不允許(如時(shí)間);
b) 樣品的狀態(tài)、不穩(wěn)定性或化學(xué)活性;
c) 現(xiàn)有分析條件不允許;
d) 選購的儀器、設(shè)備條件不具備;
e) 操作人員的技術(shù)水平限制;
4. 常用的樣品予處理技術(shù)和設(shè)備:
雖然樣品予處理技術(shù)仍是痕量色譜分析的瓶頸,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多傳統(tǒng)的樣品予處理技術(shù)或設(shè)備得到了很大的改進(jìn)與完善,新的處理方法和技術(shù)也相繼問世。目前樣品的制備方法正處在多種處理技術(shù)并存,新老技術(shù)不斷組合的局面下,選擇何種樣品處理技術(shù),依賴于分析目的、分析方法或現(xiàn)有條件等。總之要具體問題具體分析。常用或比較新的樣品制備技術(shù)主要有:
a 頂空技術(shù);
b 膜萃取技術(shù);
c 固相萃取技術(shù);
d 固相微萃取技術(shù)
e 微捕集技術(shù);
f 超臨界萃取技術(shù);
g 微透析技術(shù);
h 微量衍生化技術(shù);
i 其他幾種制備技術(shù)的組合;
氣相色譜儀常發(fā)生的故障及檢修方法
一、進(jìn)樣后不出色譜峰的故障:
氣象色譜儀在進(jìn)樣后檢測(cè)信號(hào)沒有變化,儀不出峰,輸出仍為直線。遇到這種情況時(shí),應(yīng)按從樣品進(jìn)樣針、進(jìn)樣口到檢測(cè)器的順序逐一檢查。
1、首先檢查注射器是否堵塞,如果沒有問題,
2、再檢查進(jìn)樣口和檢測(cè)器的石墨墊圈是否緊固、不漏氣,
3、然后檢查色譜柱是否有斷裂漏氣情況。
4、后觀察檢測(cè)器出口是否暢通。
二、基線問題:
氣相色譜基線波動(dòng)、飄移都是基線問題,基線問題可使測(cè)量誤差增大,有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致儀器無法正常使用。
1、遇到基線問題時(shí)應(yīng)先檢查儀器條件是否有改變,近期是否新?lián)Q氣瓶及設(shè)備配件。
2、如果有更換或條件有改變,則要先檢查基線問題是不是由這些改變?cè)斐傻?,一般來說,這種變化往往是產(chǎn)生基線問題的原因。有些人在工作中就遇到過這種情形:新載氣純度不夠,換過載氣之后,基線逐漸上升(由于載氣凈化管的原因,基線不是馬上變化的)。第二天開機(jī)之后,基線非常高,并伴有基線強(qiáng)烈抖動(dòng),所有峰都湮沒在噪音中,無法檢測(cè)。經(jīng)過檢查,問題出現(xiàn)在新?lián)Q的載氣上,重新更換載氣后,立即恢復(fù)了正常。
3、當(dāng)排除了以上可能造成基線問題的原因后,則應(yīng)當(dāng)檢查進(jìn)樣墊是否老化(應(yīng)養(yǎng)成定期更換進(jìn)樣墊的好習(xí)慣);
4、石英棉是不是該更換了;
三、造成峰丟失的故障:
(一)種情況可通過多次空運(yùn)行和清洗氣路(進(jìn)樣口、檢測(cè)器等)來解決。
1、為了減少對(duì)氣路的污染,可采用以下的措施:程序升溫的后階段應(yīng)有一個(gè)高溫清洗過程;
2、注入進(jìn)樣口的樣品應(yīng)當(dāng)清潔;
3、減少高沸點(diǎn)的油類物質(zhì)的使用;
4、使用盡量高的進(jìn)樣口溫度、柱溫和檢測(cè)器溫度。