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气相色谱仪吹扫捕集及故障排除 气相色谱仪如何操作

时间:2020-08-06    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

气相色谱仪吹扫捕集进样是将惰性气体或氮气连续不断地通入液体或固体样品中,将挥发性组分从样品基质中吹扫出来,随气流进入捕集阱,捕集阱采用吸附剂或低温冷阱对吹扫出来的挥发性组分进行捕集,再经热解吸将组分送入气相色谱仪进行分析。吹扫捕集进样过程包括吹扫捕集、热解吸和烘烤清洗过程。

 

将待测样品注入一个可密封的玻璃样品瓶中,一般注入5mL样品可获得足够的分析灵敏度,如果要求检出下限更低,可注入25mL样品。使用高纯氦气或氮气以恒定的流量、温度和时间对样品进行吹扫,从样品基质中吹扫出来的挥发性组分被吹扫气输送到捕集阱中,挥发性组分被吸附管捕集,吹扫气流过吸附管并排空。

采用吹扫捕集对样品中挥发性组分进行气体萃取,待测组分的萃取效率可用下式计算:

萃取效率=(通过吹扫捕集得到的待测组分的峰面积/通过直接进样得到的待测组分光谱仪的峰面积)×100%

萃取总体积是在萃取状态下吹扫气通过样品的总量,可通过吹扫气流量和吹扫时间计算得到。实际工作中,较优吹扫气流量是在一系列标准样品中和在已知条件下通过实验获得的。

吹扫捕集应兼顾吹扫效率和捕集效率。难于吹扫组分的萃取,可增加吹扫气的总体积以改善吹扫效率。在恒定的吹扫气流量下,可增加吹扫时间以获得较大的回收率。增加吹扫气流量可改善沸点在35℃以下的气体的吹扫效率,但这些气体可能会因为吹扫气流量的增加而通过捕集阱,使捕集效率降低。吹扫气流量和吹扫时间的影响要综合考虑,兼顾所有可吹扫组分的回收率。

捕集效率与待测组分和吸附剂有关,如组分的蒸气压、吸附剂的比表面积、组分与吸附剂之间的相互作用等。通常在较低的温度下,吸附剂对组分的捕集效率会得到改善。为了防止吸附管穿透,捕集温度应在25℃±2℃,不能超过光谱仪30℃。在常温下捕集某些化合物时,有时需要冷却装置。

吹扫捕集过程中的除水方法主要有渗透法和冷凝法。渗透对样品中水和极性物质的去除非常有效,但测定样品中的极性物质如酮化合物时,不能用渗透法除水。冷凝是目前普遍使用的除水方法,不会影响极性化合物的回收。

吹扫捕集过程中,样品发泡会污染吹扫捕集系统。使用抗发泡剂可抑制样品发泡,但可能会改变样品基质的性质,使分析结果产生未知的误差。将惰性的玻璃微球填充在吹扫气通道中,可防止样品发泡。使用泡沫过滤器不仅不能防止样品发泡,而且容易引进误差。

气相色谱仪的常见故障排除方法

1、分离不完全

(1)几个峰重叠,分离不开。处理方法:降低载气流速.减少进样量,降低柱温。对于原来能完全分离一段时间后便不能完全分离的,表明固定液已流失,色谱柱寿命已终,需要更换固定液。

光谱仪 (2)分离时间太长使晚馏出的峰平。处理方法:可以通过提高柱温来解决。

(3)检测器灵敏度太低,使含量少的组分检测不出来。处理方法:可以通进样量,提高检测器灵敏度来解决。

2、峰形不规则

(1)出现拖尾峰。处理方法:采用强极性固定液,消除担体活性以及提高柱温来解决。

(2)出现平顶形或峰。处理方法:通过减少进样量、提高柱温和载气流速来解决。另外当放大器输入饱和时也会形成平顶峰。

3、检测器造成的影响

以TCD为例热导检测器TCD利用载气和被测气体的热导率不同,检测桥路中产生的不平衡电压与被测组分浓度成正比,以实现被测组分的测量。

(1)TCD检测器被污染基线漂移或出现阶型基线,并可能出现高噪音。

(2)TCD热阻丝被烧断,基线降为零点。

(3)TCD电源供应不稳定,出脉冲干扰峰。

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 1.   ①几个峰重叠,分离不开:降低载气流速.减少进样量,降低柱温。对于原来能完全分离一段时间后便不能完全分离的,表明固定液已流失,色谱柱寿命已终,需要更换固定液。
  ②出现拖尾峰:采用强极性固定液,消除担体活性以及提高柱温来解决。
  ③分离时间太长使晚馏出的峰平:可以通过提高柱温来解决。
  
2.检测器灵敏度太低,使含量少的组分检测不出来。处理方法:可以通进样量,提高检测器灵敏度来解决。
  
3.气相色谱仪不出峰、进样后检测信号没有变化
  ①检查注射器是否存在问题,如堵塞等,并且需要对进样口和检测器的石墨垫圈是否漏气、色谱柱是否有断裂漏气等进行检测。
  ②检查样品浓度、样品进样量是否正确,是否存在问题。
  ③对色谱柱温度、进样器温度、检测器温度、量程设定等分析条件进行检查。
  ④降低色谱柱恒温槽的温度,冷却色谱柱后,检查载气系统是否正常,载气是否进入仪器,以免损伤色谱柱或污染检测器。
  ⑤检测器火焰是否正常。如果检测器火焰不能点着或容易熄灭时,可以对点火线圈、点火极、气体的流量、TCD钨丝及钨丝电流设置等进行检查,以排除故障。
  ⑥确保仪器各部分正确连接及正常运行,如离子信号线与检测器、放大器电路板的连接,输出信号线与仪器、积分仪/工作站的连接等。
  ⑦如果无法正常调零,需要对电路系统进行检查,以排除故障,如信号线、放大器电路板、输出信号线、积分仪等是否出现故障。
  ⑧观察检测器出口是否畅通,这点也格外重要。

针对气相色谱仪经常出现的故障,把这些故障解答整理汇总如下:

1:为什么有些峰出现拖尾?

答:①这可能是由于进样口或色谱柱不干净,或色谱柱切割不正确。冷却进样口、关闭气流并更换或清洁进样口部件,包括进样口衬管和金密封垫。取出色谱柱。切掉一段色谱柱以清除不挥发性残留物、隔垫碎屑和密封圈碎片。这段色谱柱的长度可以是1英寸到1米,如果需要的话,可以更长。使用正确的切割工具来切割色谱柱。如果切割不好,则可能导致样品吸收。使用黄铜刷子或氧化铝粉末等软质研磨剂擦洗进样口钢质内壁。在重新安装其他部件前,要确保已将进样口清洗干净。对于5890,卸下分流出口管路并用溶剂清洗是比较好的方式。②在不分流方式下进行分析时,不分流时间过长可能导致拖尾。通常时间应在0.5至1分钟范围内。③未吹扫(死)体积也可能导致拖尾。确保在进样器和检测器中色谱柱安装正确。④如果考虑色谱柱部分流失,则可以使用色谱柱前的保留间隙(制备色谱柱)。如果没有降低色谱柱效率,则可以将其切割掉或更换掉,并可延长色谱柱的寿命。但要注意保留间隙和分析色谱柱的连接可能引起泄漏和样品吸收。

2:如何改善峰形?(前伸峰、拖尾峰)

答:前伸峰是由于色谱柱过载。当一种或多种化合物的进样量超过色谱柱固定相容量时,可能发生这种情况。液相膜越薄,色谱柱中保留的每种化合物就越少。这涉及到进样体积和进样中每个峰的化合物浓度。通过减少进样量、分流样品或进样浓度较低的样品,可减小进样体积。

3:什么原因导致峰比原来大,而且出现的早?

答:过快、过大的峰通常是由于从分流口和隔垫吹扫口排出的载气减少,而更多的进入色谱柱;因此增加柱头压力,可降低分流比。检查分流出品的气体流量,如需调整分流比则对调整此流量。如果问题依然存在,可卸下并清洁分流口。这个问题也可能由于柱头压调节阀有问题而引起。

4:何时需更换隔垫或衬管?

答:通常比较好的隔垫至少能保证100次进样不发生问题。当色谱特征说明衬管有问题时,需要更换衬管。影响隔垫寿命的因素有注射器尺寸、进样口温度和压力,当然受压力影响的程度比较小。影响衬管寿命的因素通常是样品的清洁度。应该根据仪器维护历史记录来选择色谱需要的特定程序。

5:随着进样室温度升高,对分析物分解有影响吗?

答:如果化合物热稳定性差,分析物分解可能会带来一些问题。这在制药工业中比较常见。如果药物或中间体热分解温度低于进样口温度,则分析结果中将出现特殊的峰或与目标分析物发生反应。

6:排除色谱柱流失问题的主要方法是什么?

答:诊断色谱柱是否存在流失问题的主要方法是次在方法条件下安装色谱柱时,做一次空白色谱图,然后将近的运行和空白运行色谱图对比。如果在空白运行中产生了很多峰,则色谱柱性能改变,这可能是由于载气中含有氧气,也可能是由于样品残留。如果有GC-MS,则低极性色谱柱的典型流失离子(例如DB/HP-1或5)质/荷比m/z将为207、73、281、355等,大多数为环硅氧烷。

7:如何得知分流/不分流进样口的进样体积不超过进样口衬管反应室的容积?

答:如果不是多次重复进样引起精度问题,则不会经常发生这个问题。精度问题经常是由于不合适的进样体积引起。因为分流进样的进样口流速比较高,样品进出进样口比不分流快得多。同样地,由于溶剂没有时间扩散到衬管外,因此分流模式进样体积要求没有那么严格。实际上,1微升是比较合适的,由于降低分流比对增大峰面积比增加进样量更有效。然而,不分流进样要求要严格的多,建议使用蒸汽体积计算器估算终的扩散体积。

8:排除色谱柱流失问题的方法是什么?

答:诊断色谱柱是否存在流失问题的主要方法是次在方法条件下安装色谱柱时,做一次空白色谱图,然后将近的运行和空白运行色谱图对比。如果在空白运行中产生了很多峰,则色谱柱性能改变,这可能是由于载气中含有氧气,也可能是由于样品残留。如果有GC-MS,则低极性色谱柱的典型流失离子(例如DB/HP-1或5)质/荷比m/z将为207、73、281、355等,大多数为环硅氧烷。

9:色谱分析运行时,标样和样品的峰均随时间加宽,这正常吗?

答:如果保留时间没有很大区别,只是加宽的峰拖尾,可能表明有活化点。如果加宽的峰是对称的,可能是由于正常的色谱柱“损耗和流失”。如果峰前伸,说明色谱柱过载。

10:为什么在空白运行中出现了我的样品组分峰?

答:有可能是由于样品制备或系统清洁问题。尝试在样品和空白样品制备中使用新溶剂,并在样品清洗瓶中装上新溶剂。尝试使用新的注射器和隔垫。取出并清洗分流出口管路。在未进样情况下运行以观察仅加热色谱柱有无峰出现。

10:什么原因导致基线不稳和干扰?

答:1.进样针受污染。清洗进样针;做一浓缩试验,载气线路可能也要清洗。2.色谱柱受污染。烘焙色谱柱,限定时间1-2h。3.检测器不平衡。检测器一般需要24h才能得到平衡。4.在程序升温的时候改变载气流速(在很多情况下为正常现象)。

11:什么原因导致过多的基线噪音?

答:1.进样针受污染。清洗进样针;做一浓缩试验,载气线路可能也要清洗。2.色谱柱受污染。烘焙色谱柱,限定时间1-2h。3.检测器不平衡。清洗检测器,通常噪音不是突然增大而是逐渐产生。4.污染或载气质量降低。使用高质量的载气或检查气体是否泄露。一般在换载气钢瓶的时候会突然发生。5.柱子安装太过。可重新安装。6.载气流速不合适。重新设定流速。7.与MS、ECD、TCD联用时发生漏洞,查找并消除漏洞即可。8.检测器的灯或电子倍增管老化。

12:什么原因导致峰形改变?

答:1.检测器响应改变。检查气体流速、温度和设置。2.样品的浓度改变。检查并检验样品的浓度,样品的蒸发或成分的改变都可能引起。3.色谱柱受污染。

13:如果分离度下降,如何处理?

答:1.柱温不同。检查柱温。2.不同的色谱柱的维数和相位。核实色谱柱的特性。3.改变载气流速。4.色谱柱受污染,应用溶媒清洗柱子。5.进样器的改变。检查进样器的设置。6.样品的浓度或溶解能力的改变。试用一个不同的浓度。

14:如果出现分裂峰,如何处理?

答:1.试着改变一下进样方法。2.改变溶媒,使其成为单一的溶媒。3.重新安装色谱柱。4.减小进样温度。

15:如果怀疑进样器或载气被污染了,应采用何种检测?

答:1.GC在40-50℃保持8小时或8小时以上。2.运行一个空白分析(开启GC,但不进样)。3.收集空白分析的色谱图。4.个空白分析完成以后立即开始第二次,二者间隔时间不要超过5min。5.收集第二次空白分析的色谱图,并与次的图谱进行比较。6.假如在次时,峰图包含了大量的色谱峰,而且基线不稳定,那就暗示了毛细管柱被污染了(进样器或载气被污染)。7.假如两次色谱峰图都包含少数的峰或基线的微小漂移,那就可以假定进样器或载气是比较干净的。假如8.假如两次色谱峰图都包含重大数量的噪音和(或)基线漂移,那通常也就表明了进样器或载气被污染了。

16:保护柱应为多长?

答:比较有代表性的保护柱柱长为0.5-10m。虽然没有确定的长度适合所有的样品,但是以下一些建议也可以参考。假如样品相对来说比较纯净,溶质为极性,保护柱应该在0.5-1.0m之间;若样品相对来说不纯净,保护柱应该适当长些。5-10m长的主要是为了维护单一系统。长保护柱允许使用者减去大约1m而代替整个保护柱安装。



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