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气相色谱仪使用气体的纯度和选择原则

发布时间:2020-08-29 10:39  

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  气相色谱仪使用气体的纯度和选择原则 操作气相色谱仪如何选用不同气体纯度的气源做载气和辅助气体,虽然是一 个老的技术问题, 但是对于刚刚接触气相色谱仪的用户,目前很难找到有关这方 面的综合资料, 所以他们总是到处询问究竟选择什么样的气体纯度最好的这类问 题。根据每一家用户具体使用的那一类(高,中,抵挡)仪器,选择什么样纯度 的气体,确实是一个比较复杂的问题。原则上讲,选择气体纯度时,主要取决于 ① 分析对象;②色谱柱中填充物;③检测器。我们建议在满足分析要求的前提 下,尽可能选用纯度较高的气体。这样不但会提高(保持)仪器的高灵敏度,而 且会延长色谱柱,整台仪器(气路控制部件,气体过滤器)的寿命。 实践证明,作为中高档仪器,长期使用较低纯度的气体气源,一旦要求分析低 浓度的样品时,要想恢复仪器的高灵敏度有时十分困难。对于低档仪器,作常量 或半微量分析,选用高纯度的气体,不但增加了运行成本,有时还增加了气路的 复杂性,更容易出现漏气或其他的问题而影响仪器的正常操作。另外,为了某些 特殊的分析目的要求特意在载气中加入某些“不纯物”,如:分析极性化合物添加 适量的水蒸气,操作火焰光度检测器时,为了提高分析硫化物的灵敏度,而添加 微量硫。操作氦离子化检测器要氖的含量必须在 5~25ppm,否则会在分析氢, 氮和氩气时产生负峰或“W”形峰等。本文就不在此做详细讨论了。 一. 气体纯度低的不良影响 根据分析对象,色谱柱的类型,操作仪器的挡次和具体检测器,若使用不合要求 的低纯度气体,不良影响有以下几种可能: 1) 样品失线O 气使氯硅样品水解; 2) 色谱柱失效:H2O,CO2 使分子筛柱失去活性,H2O 气使聚脂类固定液 分解,O2 使 PEG 断链。 3) 有时某些气体杂质和固定液相互作用而产生假峰; 4) 对柱保留特性的影响:如:H2O 对聚乙二醇等亲水性固定液的保留指数 会有所增加, 载气中氧含量过高时, 无论是极性或是非极性固定液柱的保留特性, 都会产生变化,使用时间越长影响越大。 5) 检测器: TCD:信噪比减小,无法调零,线性变窄,文献中的校正因子不能使用, 氧含量过大,使元件在高温时加速老化,减少寿命。 FID:特别是在 Dt≤1Ⅹ10ˉ⒒/秒下操做时,CH4 等有机杂质,会使基流激 增,噪声加大不能进行微量分析。 ECD:载气中的氧和水对检测器的正常工作影响最大,在不同的供电工 作方式中, 脉冲供电比直流电压供电影响大,固定基流脉冲调制式供电比脉冲供 电影响大。这就是为什么目前诸多在操作固定基流脉冲调制式 ECD 时,在载气 纯度低时必须把载气纯度选择开关从“标准氮”拨到“一般氮”位置的原因。大家会 发现在此情况下操作,不但灵敏度变低,而且线性亦变窄了。实践证明:在操作 ECD 时, 载气中的水含量低于 0.02ppm,氧低于 1ppm 时可达到较理想的性能。 值 得指出的是,我们多次发现由于仪器的调节气路系统被污染而造成的对载气的二 次污染至使 ECD 基频大幅度增加使信燥比减小。 FPD 和 NPD 等常用检测器,由于他们属于选择性检测器,操做时要根据分 析要求,特别注意被测敏感物质中杂质的去除。 6)在做程序升温操作时,载气中的某些杂质,在低温时保留在色谱柱中,当拄温 升高时不但引起基线漂移还可能在谱图上出现比较宽的假峰。 7)仪器影响 a. 各类过滤器加速失效; b. 调节阀(稳压阀,稳流阀,针形阀)被污染,气阻堵塞,调节精度降低或失灵; c. 气路系统被污染,若要恢复仪器在高灵敏度情况下操做,有时要吹洗很长 时间(可能一周以上)污染严重时有时再也无法恢复。 d. 检测器的寿命,实践表明,对 ECD 和 TCD 的寿命影响最明显,应引起用 户特别注意。 二、对气体纯度选择的一般原则 1. 从分析角度讲,微量分析比常量分析要求高。也就是说,气体中的杂质 含量必须低于被分析组分的含量,如果用 TCD 分析 10ppm 的 CO,则载气中的 杂质总含量不得超过 10ppm,因为 99.999%纯度的气体则含 0.001%的杂质,相 当于 10ppm 所以对于 10ppm 的痕量分析, 载气的纯度应高于 99.999%; 对于 FID 使用气体, 碳氢化合物含量必须很低,载气中的大量氧杂质只要不对色谱柱造成 影响, 就不影响 FID 的性能,而操作 ECD, 载气中的氧气和水的含量必须很低等。 2. 毛细管柱分析比填充柱分析要求高; 3. 程序升温分析比恒定温度分析要求高; 4. 浓度型检测器比质量型检测器要求高; 5. 配有甲烷装置的 FID 比单 FID 操作的对载气中的微量 CO,CO2 要求要高 的多. 6. 从仪器寿命和保持仪器的高灵敏度讲,中高档仪器比低当仪器要求高; 三、操作不同检测器推荐使用的气体纯度 我们推荐气体纯度的技术要求,通常用于常规分析,对于要求高灵敏度的痕 量分析时,也可以使用更高纯度的气体。由于各个制气厂设置不同,其杂质含量 将有所不同;为满足不同的使用要求,选用不同厂家不同纯度的气源后,可以通 过气体净化处理满足分析要求。 对于不同杂质的气体采用何种净化方法和装置有 机会在加以讨论。 综上所述,新购气相色谱仪接入气源时,一定要做到心中有数,决不能随意接 入,否则会造成 ECD,转化炉装置等的损伤,信噪比减小的无法使用,下面给 出了用于常规分析时,推荐使用的气体纯度(仅供参考): TCD: 氦做载气: 至少纯度为 99.995%。 杂质含量分别为: 氖<10ppm; 氮 < 10ppm; 氧<2.5 ppm; 氩<0.1 ppm; 二氧化碳<0.25 ppm。 氢做载气: 至少纯度为 99.995%。 杂质含量分别为: 氮<1 ppm; 氧 <5 ppm; 二氧化碳<1 ppm; 水<5 ppm; 总烃<1 ppm;。 FID: 氮做载气: 至少纯度为 99.998%。杂质含量分别为:氢<1 ppm; 氧 <1 ppm; 氩<10ppm; 二氧化碳<1 ppm; 水<5 ppm; 甲烷<1 ppm。 氢气: 同 TCD 空气: 呼吸级杂质: 氩, 氪, 水, 氦, 氖均小于 1%; 二氧化碳<500 ppm; 一氧化碳<10ppm; 总烃<0.02 ppm; 甲烷<20 ppm。 ECD: 氮做载气: 至少纯度为 99.998%。典型杂质同上。