【正文】 填充柱 色譜柱 毛細(xì)管柱 制備柱氣相色譜儀 熱導(dǎo)檢測器（TCD） 氫火焰離子化檢測器（ FID） 檢測器 電子捕獲檢測器（ECD） （常用） 火焰光度檢測器（FPD） 熱離子氮磷檢測器（NPD） 其 它 進(jìn)樣系統(tǒng)的恒溫箱 恒溫箱 色譜柱恒溫箱 檢測器恒溫箱 恒溫控制器 程序升溫控制器 穩(wěn)壓源 電 源 穩(wěn)流源 電子設(shè)備 TCD 橋路 脈沖電源 微電流放大器 其他圖２－１　色譜儀的組成二、氣相色譜儀的分類 氣相色譜儀和其他分析儀器一樣，是用來分析測定物質(zhì)的化學(xué)組成和物質(zhì)的物理特性。所謂物質(zhì)的化學(xué)組成是指一種化合物與混合物是由哪些分子、原子或原子團(tuán)組成的，這些分子、原子和原子團(tuán)的含量各有多少。物理特性是指某些物質(zhì)的分配系數(shù)（在固定相上），活度系數(shù)，分子量，蒸汽密度、比表面，孔徑分布等物理化學(xué)常數(shù)，而不是所有的物理特性。所以氣相色譜儀可廣泛應(yīng)用于石油、石油化工、天然氣、化工、有機(jī)合成、造紙、電力、醫(yī)藥、勞保衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、食品加工、商品檢驗、防化技術(shù)、冶煉、公安偵破、農(nóng)藥殘毒、空氣、水、土壤空白分析、無機(jī)分析，超純氣體分析，超純試劑的制備以及物質(zhì)的物理特性的研究等幾乎所有國民經(jīng)濟(jì)各部門。目前，氣相色譜儀已成為各個化學(xué)分析實驗室中必備的分析儀器之一。 隨著氣相色譜法各種理論的成熟，以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)更加完善，性能更加優(yōu)良。進(jìn)八十年代后，雖然各類典型儀器的主要性能指標(biāo)基本雷同，但卻相爭采用微電子技術(shù)，特別是微處理機(jī)的應(yīng)用，更進(jìn)一步使儀器結(jié)構(gòu)和布局上從分析應(yīng)用的角度改進(jìn)了儀器，增加了性能，提高了靈活性，加強(qiáng)了自動化程度。為此，使氣相色譜儀應(yīng)用更加速了向廣度與深度兩方面迅速擴(kuò)展。從氣相色譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域不難看出，各部門的分析對象不同，對儀器的要求也不同。為了滿足不同使用要求僅國內(nèi)就生產(chǎn)幾十種型號不同，適應(yīng)范圍也不同的氣相色譜儀，為了便于區(qū)別和選用氣相色譜儀，習(xí)慣上常把氣相色譜儀按其用途或適應(yīng)范圍來分類。自然，任何一種分類方法都是相對而言，有時并無明顯界線，如實驗室用的多功能氣相色譜儀，又兼有某些專用儀器的性能。氣相色譜儀的其他分類方法，如按是否內(nèi)裝微處理機(jī)，單檢測器還是多檢測器等在實際應(yīng)用中意義并不大這里就不贅述了。 分析用氣相色譜儀使用的目的是為獲得一種化合物和混合物定性定量結(jié)果。在氣相色譜儀的總數(shù)量中所占比例最大。其中實驗室通用型多功能氣相色譜儀最有代表性，這種儀器的特性是：檢測器多，附件全，自動化程度高，性能優(yōu)良，靈活性大，在國民經(jīng)濟(jì)各部門廣泛使用，因此是本書討論的主要內(nèi)容。但這類儀器：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作水平要求較高，價格也偏高。目前國內(nèi)外正趨向于設(shè)計生產(chǎn)“單檢測器”氣相色譜儀和專用型氣相色譜儀。這類儀器雖然適用范圍較窄，但它們的設(shè)計容易作到合理，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，操作簡便，維修方便，價格較低，利于普及。特別適合作常規(guī)分析，對于技術(shù)力量比較薄弱的中小型企事業(yè)單位最為有用。從氣相色譜儀的構(gòu)成和各個主要部分的相互關(guān)系上，實驗室多功能儀器最有代表性，了解了這類儀器后，在操作專用小型儀器不會感到困難。三、絕緣油色譜分析氣路流程常用的氣路流程有三種：雙柱并聯(lián)雙氣路二針進(jìn)樣流程（圖２－２）；一次進(jìn)樣二次分流雙檢測器流程（圖２－３）和一針進(jìn)樣三檢測器流程（圖２－４）。 一針進(jìn)樣三檢測器流程原理：變壓器油中組分一針進(jìn)樣后經(jīng)三個檢測器（TCD+雙FID）全部檢測，即混合組分經(jīng)進(jìn)樣口進(jìn)樣，通過載氣經(jīng)柱頭分流，一路載氣通過高分子聚合物色譜柱分離，由FID檢測出CHC2HC2HC2H2；另一路載氣經(jīng)碳分子篩柱由TCD檢測出H02再經(jīng)轉(zhuǎn)化爐將C0、C02轉(zhuǎn)化成CH4，然后將檢測器信號切換到FID2，由FID2檢測器檢測出CO、CO2組分。 由于考慮到對變壓器油中各組分的檢測靈敏度要求不完全一樣，因此，兩個FID檢測器靈敏度設(shè)置不完全一樣，檢測四個烴類的FID，靈敏度設(shè)置較高，而對檢測C0、C02靈敏度要求不高的FID2檢測器靈敏度設(shè)置相對低一些。該氣路流程的設(shè)計與以往電力系統(tǒng)常用的雙柱并聯(lián)雙氣路二針進(jìn)樣流程、一次進(jìn)樣分流雙檢測器（TCD十單FID）相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 使用一個高靈敏度FID檢測器，專門檢測四個低濃度烴類（CHC2HC2HC2H2）并在一個信號通道出信號，而TCD和另一個FID檢測器（加轉(zhuǎn)化爐）通過信號切換第二個信號通道上出信號，負(fù)責(zé)檢測H02和大濃度C0和C02。 因此，可又大大提高各組分的檢測靈敏度和分離度，尤其是提高了對低濃度C2H2 檢測靈敏度（新國標(biāo)準(zhǔn)對C2H2靈敏度要求≤）。解決了碳分子篩柱C2峰對FID基線的影響。由于碳分子篩柱除分離H0C0、CHC02，還分離C2HC2HC2H2組分，當(dāng)C2組分濃度較大時，或標(biāo)氣濃度大時，往往在進(jìn)樣后740分鐘時間內(nèi)出現(xiàn)C2峰大凸峰，影響FID基線穩(wěn)定。因此，采用三檢測器技術(shù)，較好的解決了此問題。因為碳分子篩柱分離的全部組分在一個信號通道上出峰（TCD和FID通過信號切換），對另一個檢測四個烴類的FID，無論在氣路上還是信號通道上都沒有影響，而樣品或標(biāo)氣中CO、C02濃度較大，靈敏度要求不高，F(xiàn)ID2檢測器靈敏度可調(diào)低一些（或加信號衰減），所以C2峰對檢測CO、C02檢測幾乎無影響。 因此，一次進(jìn)樣三檢測氣路流程，可以達(dá)到二針進(jìn)樣的分離效果和靈敏度，又具有一次進(jìn)樣全分析操作方便之處。圖２－２雙柱并聯(lián)雙氣路二針進(jìn)樣流程 圖２－３　一次進(jìn)樣二次分流雙檢測器流程圖２－４　一針進(jìn)樣三檢測器流程　　　　　　　　　　　　圖２－５　一次進(jìn)樣三檢測氣路標(biāo)樣譜圖第三章　　氣　路　系　統(tǒng)氣體種類、性質(zhì)、凈化情況、壓力、流速等因素，對色譜柱的分離效率、檢測器的性能、分析時間和儀器的穩(wěn)定性等，都有一定的關(guān)系。因此，正確地選擇載氣、控制氣體的流速和壓力是氣相色譜儀正常工作的重要條件之一。第一節(jié) 　氣　源 氣源是氣相色譜儀載氣和輔助氣的來源，它通常由氣體發(fā)生器，空氣泵，高壓氣體鋼瓶以及減壓閥（氧表）等組成。氣源一般并不和儀器配套出廠，用戶必須自備，氣相色譜儀對載氣和輔助氣的主要要求如下： １、惰性（不與樣品或固定相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），無腐蝕性，在200℃～400℃內(nèi)不分解； ２、氣體的擴(kuò)散性小，以提高柱效率； ３、易得到，并且易純化； ４、價格便宜； ５、能滿足檢測器要求。單一或混合氣都可作載氣，常用載氣有氮?dú)?、氫氣、氦氣、氬氣，另外二氧化碳，碳?xì)浠衔锏纫部梢宰鬏d氣；常用輔助氣有空氣，氧氣。一、載氣（輔助氣）選擇的一般原則 1．滿足分析對柱效率和分析周期的要求 從柱效率考慮要求載氣的擴(kuò)散系數(shù)小，為得到好的峰型常用氮作載氣，要減小分析周期，用氦氣（或氫氣）比用氮?dú)夂谩? 2．依據(jù)樣品的性質(zhì) 例如分析氫的同位素，就不能用氫作載氣；在用熱導(dǎo)檢測器時為了提高靈敏度還要考慮選取與樣品熱導(dǎo)率差值較大的氣體作載氣。 3．根據(jù)檢測器的要求 不同種類的檢測器，對載氣的選用種類是不同的，例如： TCD：為了提高靈敏度常用熱導(dǎo)系數(shù)大的氦，氫氣作載氣，而少用氮，氬氣。從安全上講氦氣比氫氣好，但我國氦氣資源較少，價格較貴，因此不得不用氫氣。當(dāng)分析含有氫的樣品時，就得使用氮和氬作載氣，不過應(yīng)注意，由于含氮的混合氣的熱導(dǎo)率不規(guī)則的變化用氮作載氣常出現(xiàn)“N”或“W”峰。在個別情況下純氧或二氧化碳也可以作載氣。 FID：用氮作載氣安全經(jīng)濟(jì)靈敏度高，但在特殊要求時，如為了加快分析周期或氣相色譜儀配有甲烷化裝置時要用氫氣作載氣，在這種情況下為了獲得足夠的靈敏度，需要在柱后加一股氮?dú)饧次泊禋?。也可用氬，氦作載氣，但價值較高； ECD：以氮?dú)庾鬏d氣最方便，也可以用氫氣作載氣，但使用氚作放射源時若用氫作載氣將會造成大量流失，氦、氬也可以作載氣，但為了提高性能還要混入5～10％的甲烷（或二氧化碳）； FPD：常用氮作載氣； NPD：常用氮作載氣。 對于FID、FPD，NPD等操作時要有火焰，所以還須輔助氣即燃燒氣一氫氣，助燃?xì)庖豢諝饣蜓鯕?。用氧作助燃?xì)饽芴岣哽`敏度， 但操作比較麻煩和危險一般少用；在特殊情況下，也有用氧和氮混合代替空氣作助燃?xì)獾摹＿@種混合氣比較純凈，但價格較貴。輔助氣除上面提到的之外，在ECD操作時為了保證一定的性能在柱出口和進(jìn)檢測器之前也要加一股氣（尾吹氣），同理在毛細(xì)管分析中由于柱流量僅有l(wèi)毫升／分左右，為檢測器的需要也需加尾吹氣。 二、高壓氣體鋼瓶 氣相色譜儀常用的氣體如H２、He、NAr、OCHAir等都可以儲存在高壓氣瓶中運(yùn)輸、使用。鋼瓶按貯存的氣體最高壓力可分為15, 20, 30MPa三種，經(jīng)常用的是15MPa壓力的一種。其容量有4，10，20，350升等，作載氣（或輔助氣）以40升最多。 鋼瓶氣正常情況可使用的時間估算如下：設(shè)瓶容量是40升，壓力：15MPa 流量50毫升／分，一天工作8小時，則一瓶氣使用的天數(shù)為：從以上計算可以看出；只要不漏氣，一瓶氣可以使用幾個月，因此，在使用鋼瓶作氣源時，一定要嚴(yán)防漏氣。漏氣不但浪費(fèi)了氣體，若H2漏氣還會造成事故。使用高壓氣體鋼瓶的優(yōu)點(diǎn)是種類齊全，壓力穩(wěn)定，純度較高，安裝容易，更換方便，一般城市都有供應(yīng)。缺點(diǎn)是運(yùn)輸，保存、使用必須建立一套安全措施，以防止發(fā)生事故，另外，特別是高純氣價格較貴。 氣瓶使用注意事項 （1）氣瓶應(yīng)盡量作到專用。使用單位需要將氣瓶改裝其他氣體時，必須取得充氣單位的同意； （2）氣瓶的漆色必須經(jīng)常保持它完好，且不得任意涂改。氣瓶的日常漆色工作，由充氣單位或?qū)I(yè)檢驗單位負(fù)責(zé)進(jìn)行； （3）禁止敲打，碰撞； （4）瓶閥凍結(jié)時，不得用火烤； （5）氣瓶不得靠近熱源?？扇?，助燃性氣體氣瓶與明火的距離一般不得小于10米；與熱源距離應(yīng)大于一米； （6）不得用電磁起重機(jī)搬運(yùn)，　?。?）夏季要防止日光曝曬； （8）氧氣瓶的瓶身和瓶嘴嚴(yán)禁沾油； （9）瓶內(nèi)氣體不得用盡，并擰好瓶帽后存放（高純氣瓶在壓力低于1．5MPa時，輸出氣體中雜質(zhì)將明顯增加）。 （10）裝減壓閥時，應(yīng)先開總氣閥一、二次，以吹掉氣瓶口上的潮氣與泥土。注意每次放氣的時間僅1—2秒鐘即可； （11）安裝減壓閥的搬手，最好用銅質(zhì)，或鋼質(zhì)鍍銅； （12）瓶頂部開關(guān)閥反時針打開。一般旋開l一2圈即可，若漏氣可多旋開幾周，如仍漏氣應(yīng)送專門維修單位處理；（13）裝減壓閥螺紋，一般氫氣和危險性氣體的氣瓶為左螺紋即逆時針擰緊。為確保安全。安裝螺紋要旋過2／3處。目前國內(nèi)氫氣出口螺紋的尺寸還沒有統(tǒng)一，在安裝時，要仔細(xì)試裝，不能勉強(qiáng)，一般先用手?jǐn)Q入三至四扣后，再用搬手上緊為好。其他右旋螺紋的瓶嘴，統(tǒng)一使用圓柱管螺紋； （14）沒有鉛封的減壓閥禁止使用。發(fā)現(xiàn)漏氣、失靈、失控應(yīng)立即送修； （15）使用氣瓶中的氣體，必須通過減壓閥，嚴(yán)禁直接取用。減壓閥右旋開啟，這與高壓閥相反，試開氣瓶時，瓶嘴不能對人，操作者也應(yīng)站在氣瓶接嘴的側(cè)面； （16）不用氣時．先關(guān)高壓，在放掉低壓氣體后，把低壓閥桿旋開關(guān)閉，防止減壓閥中的彈簧長時間壓縮失靈； （17）可燃?xì)怏w不得直接從減壓閥輸出口點(diǎn)火，中間應(yīng)裝消火器，以防回火爆炸： （18）每種減壓閥只能用于一種氣體，不得混用。 ２、使用氫氣時注意事項： （1）使用氫氣的房間必須有通風(fēng)設(shè)備； （2）當(dāng)停止用氣后，檢查一下各種氣體閥門是否都關(guān)嚴(yán)方可離開崗位； （3）非操作人員，禁止動用氫氣閥門。開錯閥門和違反操作順序是引起事故的主要原因；（4）如發(fā)現(xiàn)起火，應(yīng)立即關(guān)閉閥門，不得驚慌逃避。三、氫氣發(fā)生器氫氣發(fā)生器作為氣相色譜儀的載氣或燃燒氣氣源具有許多優(yōu)點(diǎn)。 對安裝和放置地點(diǎn)以及環(huán)境沒有苛刻要求； 操作簡單、安全、可靠； 消耗電能和水，且用量很少；用超純氫發(fā)生器，氣的純度可達(dá)99．999％，輸出壓力與流量都較穩(wěn)定；可以取代繁瑣笨重高壓鋼瓶及凈化系統(tǒng)，特別適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)。 水經(jīng)電解即可生成氫氣和氧氣，但如何有效地將它們分離開，并確保氫氣具有一定的壓力，是制造氫氣發(fā)生器的技術(shù)關(guān)鍵。目前國內(nèi)外主要有以下三種方法解決上述的技術(shù)關(guān)鍵。 采用鈀一銀管做為電解池陰極； 電解水所獲得的氫氣擴(kuò)散透過做為電解