淺析氣源引起的氣相色譜儀基線問題
2021-08-09 10:34:21來源：admin
在氣相色譜儀分析中，基線問題是常見的維護熱點。基線問題主要包括三個方面：基線噪聲大；出現躍遷、雜峰等；有規律/無規律波動等。一方面，基線噪聲的大小、基線位置可以反映儀器的工作狀態是否正常；另一方面，基線的雜峰、波動可能會干擾正常的樣品分析和定性定量；再一方面，良好的基線狀態意味著儀器系統的穩定性和分析的品質，比如更低的方法檢出限等。因此需要正視氣相色譜儀器的基線問題，積極排查和解決問題。
引起氣相色譜儀器基線問題的原因多種多樣，在日常的使用中，首先，應當從合格和可靠的供應商獲取儀器耗材，如鋼瓶氣、進樣墊、襯管等；其次，應當做好耗材的日常維護，包括氣體凈化裝置（除水、除氧和除烴裝置）、進樣口進樣墊（進樣隔墊、注射墊）、襯管、O型圈、分流部件（分流平板、毛細柱適配器）、分流捕集阱等的清洗和更換；再則，應當做好色譜柱的老化、FID檢測器噴嘴與收集極的清洗，ECD的高溫老化等部件維護；再次，應當按照儀器使用說明書正確設置和操作儀器；最后，還應當注意實驗室環境應當符合儀器的安裝使用要求。
然而，實際的情況是，即使注意到了以上方面，基線問題在很多情況下仍然是困擾實驗室分析人員的一大難題。本期譜析色譜小編將介紹氣源引起的氣相色譜儀基線問題的一些實例。
概述
對于氣相色譜儀而言，氣源是必不可少的組成部分，氣源提供氣相色譜正常工作所需要的各種氣體。從氣相色譜儀對氣體的使用用途而言，多數情況下大致可以分為四種：載氣、燃氣、助燃氣和尾吹氣。
載氣用于將樣品帶入儀器系統進行分離和測定。常用的載氣有氫氣、氦氣、氮氣、氬氣等。燃氣和助燃氣用于提供檢測器內部形成火焰和進行燃燒；燃氣一般指氫氣，助燃氣指空氣（請注意，不要使用氧氣）。尾吹氣一般與載氣類型相同，作用有很多，比如稀釋火焰，消除檢測器死體積等，用于采用毛細柱分離的情況。除上面所說之外，還有轉化爐使用的氫氣，驅動閥所用的空氣/氮氣等。
氣相色譜儀分析中的氣體除了載氣之外，燃氣、助燃氣、尾吹氣和轉化爐使用的氫氣、驅動多通閥轉動的氣體均可稱之為輔助氣。
氣源對氣相色譜儀分析基線的影響
由于氣源提供氣相色譜正常工作所需要的各種載氣、燃氣、助燃氣和尾吹氣等，參與氣相色譜的工作過程，因此氣源會影響氣相色譜分析的基線。主要體現在氣源供氣純度上，另外氣源（如氣體發生器）的穩定性也是重要的影響因素。
載氣純度對基線的影響
使用氣相色譜儀進行分析時，均要求使用高純載氣，一般建議純度為99.999%，條件難以滿足時，也應在99.99%以上。如果載氣不純（含有微量的氧、水和烴類等）可能會導致多方面的影響，如基線噪聲大，長期使用損壞色譜柱（含有微量的氧、水等），分析低含量烴類出負峰（含有微量烴類，非甲烷總烴可能出負峰）等。除了噪聲變大之外，也會導致色譜柱損壞，使分析過程產生嚴重柱流失和鬼峰等問題，下圖為上例同一色譜柱使用不純載氣之后程序升溫的柱流失圖（使用FID檢測器）
氫氣和助燃氣（空氣）對基線的影響
在氣相色譜分析中，氫火焰離子化檢測器（FID）、氮磷檢測器（NPD，又稱之為熱離子檢測器FTD）和火焰光度檢測器（FPD）均需要使用氫氣和助燃氣（空氣）燃燒產生火焰以維持正常工作，因此氫氣的純度以及助燃氣（空氣）的雜質含量（尤其是烴類含量）會影響到檢測器的基線噪聲大小，氣體越潔凈，燃燒的背景值越低，基線噪聲也越小。
除了氫氣之外，助燃氣（空氣）也會對基線噪聲造成影響，主要表現在：（1）使用質量較差的鋼瓶空氣和質量較好的鋼瓶空氣之間；（2）使用空氣發生器（空氣源），由于某些空氣發生器不能做到無油，或者室內環境有污染物導致空氣發生器壓縮的空氣內雜質較多。下圖為氫火焰離子化檢測器（FID）使用空氣發生器和使用高純空氣（高純氧氣和高純氮氣混合）的點火基線躍遷值，使用高純空氣躍遷值較小，說明其中雜質含量低，燃燒背景值小，也意味著基線噪聲更低。
鋼瓶使用方式對基線的影響
在使用鋼瓶時為了防止空氣倒灌和保證用氣安全，使用時內部氣體不應用盡，一般要求留有0.5MPa-1MPa的余氣；同時，當鋼瓶氣即將用盡時候，由于下部沉積了比較多的雜質，也會導致基線較差，下圖展示了當鋼瓶空氣低于0.5MPa時，氮磷檢測器（NPD）的基線：
更換空氣鋼瓶后，相同實驗條件下可以看到基線明顯好轉：
小結
氣源是氣相色譜分析必不可少的組成部分，氣源提供氣相色譜正常工作所需要的各種氣體，因此應當保證氣源的供應質量和正確使用。氣源引起的基線問題除了上述氣體純度和雜質原因之外，鋼瓶漏氣、氣體發生器內部漏氣以及氣源供氣壓力的穩定性不佳（氣源內部的緩沖空間過小或者漏氣）等均會對基線造成影響，在實際使用中應當加以注意。
