賈祥焱 顧永松  張慶松

(江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司,南京,210028)

  摘要

氣相色譜儀是室內(nèi)環(huán)境檢測實驗室主要的檢測儀器之一,它的正確使用和妥善維護不僅對檢測結(jié)

果的公正性有著至關(guān)重要的作用,而且可以延長儀器的使用壽命。儀器在運行過程中由于環(huán)境、分析物質(zhì)的性質(zhì)以及重復(fù)多次使用,都需要定期對儀器進行維護與保養(yǎng)。本文從實驗室氣相色譜儀的基本要求及其主要部件等方面較詳細地介紹了儀器在維護保養(yǎng)中需注意的問題,對儀器操作人員有借鑒作用。

關(guān)鍵詞    室內(nèi)環(huán)境檢測  氣相色譜儀  維護 保養(yǎng)

1 前 言
氣相色譜儀是一種分析速度快、檢測靈敏度高、分離效果好的現(xiàn)代分析儀器,是目前高校化學化工專業(yè)應(yīng)用廣泛的儀器之一,在質(zhì)檢和科研領(lǐng)域中也應(yīng)用廣泛。氣相色譜儀是室內(nèi)環(huán)境檢測實驗室主要的檢測儀器之一,在《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(2006年版)[2]中規(guī)定空氣中苯、TVOC的測定方法均采用氣相色譜分析法。氣相色譜儀的生產(chǎn)廠家眾多,不同規(guī)格型號的儀器在使用時各具特點,但分析原理基本一致。氣相色譜儀主要由氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)以及檢測和記錄系統(tǒng)組成。氣相色譜儀的正確使用和妥善維護是獲得良好色譜分離效果和延長儀器使用壽命的必要前提。本文綜合了本實驗室的三臺氣相色譜儀(上分GC112A、Agilent6820以及Agilent6890)的使用經(jīng)驗,從實驗室氣相色譜儀的基本要求以及儀器各個組成部分入手較詳細地介紹了氣相色譜儀在使用與維護保養(yǎng)中需要注意的問題。
2 實驗室氣相色譜儀的基本要求
氣相色譜儀在安裝使用時對外部環(huán)境有一定的要求,其自身在運行時也有一些基本的操作要求,具體如下:
(1)環(huán)境溫度應(yīng)在5～40℃,濕度范圍應(yīng)在5～80%。當儀器處于極限溫度和濕度條件下,要等待15min,以便儀器調(diào)整到規(guī)定的條件范圍內(nèi);
(2)實驗室內(nèi)應(yīng)通風良好,沒有腐蝕性物質(zhì)、強磁場和放射源等;
(3)儀器應(yīng)平放在穩(wěn)定可靠的工作臺上,并有足夠的空間放置儀器和輔助設(shè)備;
(4)氣相色譜儀是靠對流冷卻。空氣入口在儀器的側(cè)板和下方,熱空氣從頂部、后面及側(cè)面板上的槽孔排出,所以儀器頂部不應(yīng)有限制操作和影響冷卻的柜架和懸掛物,后面至少留有20cm空間以便熱空氣擴散。切勿把對溫度敏感的物品(例如:氣瓶、化學藥品、塑料管等)放在熱氣出口的通道上;
(5)電網(wǎng)電源電壓應(yīng)為220V(±5V),頻率范圍為48～66Hz,大電流為10A;
(6)為了安全,應(yīng)通過三芯電源線接地,使點擊危險降到低;
(7)氣體應(yīng)滿足純度要求。所有氣體都應(yīng)是色譜純(99.995%)或更高純度,空氣為零級或更好;
(8)所有裝有壓縮氣體的高壓鋼瓶都應(yīng)該牢牢固定在穩(wěn)固的支架或固定的墻上,不宜放在室內(nèi),更不應(yīng)放在柱箱熱氣排放的通道上;
(9)氣體供應(yīng)管線應(yīng)使用經(jīng)預(yù)處理的銅管,切勿使用普通銅管,因為它可能含有油和有機物。不要使用塑料管,因為它能滲透,會造成柱和檢測器損壞及引入其他污染物,而且如果靠近熱的排氣口或部件還可能熔化。氣體供應(yīng)管線的泄漏會明顯影響色譜分析結(jié)果。在出現(xiàn)異常情況時,應(yīng)對氣體管線關(guān)鍵部位進行檢漏。若使用檢漏液,要立即將液體擦干,以除去皂膜,同時應(yīng)關(guān)閉儀器電源并拔下總電源插頭,以免被點擊。不要把檢漏液灑在電氣線路上,特別是檢測器和加熱器的導(dǎo)線上;
(10)氣相色譜儀應(yīng)經(jīng)常開機。若一周之內(nèi)不使用儀器,一般情況下不要把電源關(guān)掉,應(yīng)把檢測器、進樣口溫度降低到150～200℃以節(jié)約能源,同時關(guān)閉空氣和氫氣,降低載氣和補充氣流量。若超過一周不使用儀器,應(yīng)把所有加熱區(qū)溫度降至室溫,關(guān)閉空氣和氫氣,待溫度降至室溫后,關(guān)閉電源和載氣。
3 儀器主要部件的維護與保養(yǎng)
311 進樣系統(tǒng)
進樣系統(tǒng)包括進樣器、進樣墊、襯管和O形圈等,每個部件的污染和損壞都會影響色譜分析結(jié)果。在日常分析中,由于進樣失敗導(dǎo)致峰形變寬、保留時間改變,而使分析結(jié)果不準確或無效是常有的事。室內(nèi)環(huán)境檢測*的熱解吸儀與色譜儀的進樣口連接,雖然不是色譜儀的一部分,但平時也需進行維護。
(1)進樣墊是氣相色譜儀常用的消耗品之一,應(yīng)經(jīng)常檢查更換。如果隔墊漏氣,保留時間會偏移,響應(yīng)值會降低或者柱頭壓力會下降,而且檢測器的信號噪聲也會增大。隔墊的使用壽命是由進樣頻率和針頭的質(zhì)量決定的,針頭上的毛刺、尖銳的邊緣、粗糙的表面或針頭鈍都會降低隔墊使用壽命,如果儀器連續(xù)使用,應(yīng)每天更換隔墊。
(2)為了獲得儀器的佳性能,儀器的進樣口柱接頭和襯管一定要保持干凈,特別是它們的內(nèi)部,因為污染物可能從該處進入色譜柱與樣品組分發(fā)生反應(yīng)。好是實驗室內(nèi)有干凈的可替襯管,在襯管污染后可以及時更換?？紤]到如果經(jīng)常更換新的玻璃襯管造價比較高,因此當襯管內(nèi)壁污染嚴重時,可把襯管浸入濃鉻酸溶液中泡24小時,再用蒸餾水清洗干凈。也可用甲醇和丙酮清洗已清理的襯管,在105℃的烘箱中*干燥,再用干燥的壓縮空氣或氮氣吹出襯管中松散的物質(zhì)。
(3)每次更換襯管或者O形圈漏氣時都需要更換O形圈,若經(jīng)常在高溫下使用進樣口,應(yīng)當用石墨O形圈,雖然其使用壽命較長,但終還會硬化,也應(yīng)經(jīng)常檢查更換。
(4)無論何時松開或取下進樣口里面的轉(zhuǎn)換螺帽,都必須更換進樣口底座的密封圈,尤其是出現(xiàn)鬼峰現(xiàn)象時,表示密封墊圈已臟,應(yīng)及時更換。
(5)進樣器在長時間使用后,進樣的沉積物會在分流/不分流進樣口內(nèi)沉積,此時應(yīng)先更換掉臟的柱襯管并插入干凈的,如果更換了襯管仍不能解決問題時,就需要清洗進樣口。應(yīng)取出進樣口襯管,取下柱接頭以及進樣口基座密封墊,從下面照亮進樣口內(nèi)部并尋找污染或沉積物的痕跡,把刷子插入進樣口,使勁地擦洗進樣口內(nèi)壁以去除所有沉積物,用壓縮空氣或氮氣*地吹出所有疏松的顆粒并吹干,完后重新組裝進樣口,換上新的進樣口基座密封墊。色譜柱室內(nèi)環(huán)境檢測所用的色譜柱為毛細管色譜柱。它是氣相色譜分析的核心部件之一,正確使用毛細管色譜柱對氣相色譜分析結(jié)果的準確性和延長毛細管色譜柱的使用壽命至關(guān)重要,因此除了正確使用毛細管色譜柱外,對柱的維護也是分析人員必須掌握的一項工作。
(1)在沒有載氣通過時,柱固定液熱分解較迅速,所以在柱箱升溫前應(yīng)該先通上載氣,柱箱冷卻后才能把載氣關(guān)上。
(2)在大多數(shù)情況下,柱的壽命與它的使用溫度成反比。使用稍低的溫度上限,可顯著提高柱的壽命;程序升溫到較高溫度時維持的時間短對柱的壽命影響較小。室內(nèi)環(huán)境檢測用的毛細管色譜柱內(nèi)填充聚二甲基硅氧烷固定液,使用溫度上限為325℃,而國標規(guī)定的程序升溫高為250℃,如按此設(shè)置,可延長色譜柱壽命。
(3)新安裝的毛細管色譜柱在樣品分析之前應(yīng)進行老化。老化時,應(yīng)關(guān)閉檢測器以及空氣和氫氣,用無孔墊圈和柱螺帽蓋上檢測器接頭,柱的一端連接進樣口,另一端放空,不與檢測器連接。將氣流壓力調(diào)節(jié)合適,并在室溫下通入柱內(nèi)約15～30min,以趕走空氣,將柱箱以10℃/min左右的升溫速率升溫,升至平時使用的高溫度以上30℃左右(為280℃),保持1h左右即可。

(4)毛細管柱應(yīng)安裝得當。如安裝不當,會造成理論塔板數(shù)降低,峰形增寬或拖尾、活性物質(zhì)的吸附性拖尾或消失、靈敏度降低或組分分離不佳等等。

(5)色譜柱與進樣器和檢測器的連接方式:①分流點要求位于載氣流速較高的區(qū)域。②檢測器與
色譜柱出口端連接:FID不僅插入深度要超過尾吹和H2氣的進口,而且應(yīng)盡可能將柱出口端插到FID的噴嘴下面1mm處為佳,可以改善輕度拖尾。檢測器室內(nèi)環(huán)境檢測規(guī)定使用的氣相色譜檢測器為氫火焰離子化檢測器(FID),它在平時的使用過程中有時受固定液流失及樣品中高沸點成分、易分解及腐蝕性物質(zhì)的作用而被污染,從而影響分析結(jié)果的準確性,因此對于檢測器的清洗也是日常分析工作中一個重要的環(huán)節(jié),正確的維護與保養(yǎng)可延長檢測器的使用壽命。
(1)在FID使用過程中常見的故障是點火異常,造成這一現(xiàn)象的主要原因之一就是噴嘴發(fā)生堵塞。儀器在長期使用中,一些沉積物殘留在檢測器內(nèi)的噴嘴上,導(dǎo)致噴嘴不通暢,點火失敗,因此需定期清洗或更換噴嘴。沉積物還會殘留在收集極上,導(dǎo)致靈敏度降低,造成色譜噪聲和尖峰信號,因此也需要不定期地清洗收集極。當沾污不太嚴重時,可不必卸下來清洗,只需要將色譜柱取下,用一根管子將進樣口與檢測器連接起來,然后通載氣并將檢測器爐溫升至120℃以上,從進樣口先注入20μL左右的蒸餾水,再用少量的丙酮溶劑進行清洗。在此溫度下保持1～2h以檢查基線是否平穩(wěn),若仍不滿意,可重復(fù)上述操作或卸下來清洗。當沾污比較嚴重時,必須卸下來清洗。先卸下收集極、正極、噴嘴等,若噴嘴是石英材料制成的,可將其放在水中進行浸泡guo夜。若噴嘴是不銹鋼材料的,可與使用金屬清理絲清洗,清洗時要小心,不要把噴嘴內(nèi)部劃破,否則噴嘴將無法使用。也可以不用金屬清洗絲而用超聲波清洗浴清洗,清洗干凈后只能用鑷子或小鉗子接觸部件,不要用手觸摸,然后用熱自來水沖洗,再用少量甲醇清洗,用壓縮空氣或氮氣將噴嘴吹干,把它放在紙巾上晾干。在噴嘴已經(jīng)被嚴重污染時,更換一個新的噴嘴比清洗臟噴嘴要方便得多。重新組裝檢測器時也要小心,否則會再度污染,裝入儀器后,先通載氣30min,再點火升高檢測室溫度,好先在120℃保持幾小時,再升至正常工作溫度。
(2)若檢測器的點火器損壞,則需及時更換,否則無法點火。更換時需關(guān)閉所有氣體,將檢測器冷卻至室溫,然后關(guān)閉儀器電源,斷開連接器電纜,用扳手更換點火器。儀器內(nèi)部的吹掃清潔氣相色譜儀在長期使用后,內(nèi)部組件包括電路板都會附著大量灰塵,應(yīng)定期進行吹掃清潔。在儀器關(guān)機后,切斷電源,打開儀器的側(cè)面和后面面板,用壓縮空氣或氮氣對儀器內(nèi)部灰塵進行吹掃,對積塵較多或不容易吹掃的地方可用軟毛刷配合處理。吹掃完成后,對儀器內(nèi)部存在有機物污染的地方用水或有機溶劑進行擦洗,清洗電路板時應(yīng)戴絕緣手套操作,防止靜電或手上的汗?jié)n等對電路板上的部分元件造成影響。注意,在擦拭儀器過程中不能對儀器表面或其他部件造成腐蝕或二次污染。
4 結(jié)束語
以上介紹了實驗室氣相色譜儀的一些基本維護與保養(yǎng)方法。經(jīng)常對儀器進行維護與保養(yǎng)是室內(nèi)環(huán)境檢測實驗室一項*的工作,將直接影響檢測結(jié)果的公正性。儀器的正確使用和維護保養(yǎng)不僅能提高分析結(jié)果的準確性,還可延長儀器的使用壽命,減少儀器的故障率,是順利開展室內(nèi)環(huán)境分析檢測工作的有力保障。
參考文獻
1 武杰,龐增義.氣相色譜儀器系統(tǒng).北京:化學工業(yè)出版
社,2007:1
2 河南省建設(shè)廳.GB5032522001民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境
污染控制規(guī)范(2006年版).北京:中國計劃出版社,
2006
3 姜波,范圣第,關(guān)紫烽.現(xiàn)代儀器與生物化學分析技術(shù).
沈陽:遼寧大學出版社,2004:85-93
4 朱玲.計量與測試技術(shù),2007,34(11):71-735 趙福軍.中國計量,2006,(6):56