【正文】 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。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。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。進八十年代后，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)，特別是微處理機的應(yīng)用，更進一步使儀器結(jié)構(gòu)和布局上從分析應(yīng)用的角度改進了儀器，增加了性能，提高了靈活性，加強了自動化程度。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。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。 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。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)濟各部門廣泛使用，因此是本書討論的主要內(nèi)容。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。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。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)雙氣路二針進樣流程（圖２－２）；一次進樣二次分流雙檢測器流程（圖２－３）和一針進樣三檢測器流程（圖２－４）。 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。 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≤）。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。圖２－２雙柱并聯(lián)雙氣路二針進樣流程 圖２－３　一次進樣二次分流雙檢測器流程圖２－４　一針進樣三檢測器流程　　　　　　　　　　　　圖２－５　一次進樣三檢測氣路標(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。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。單一或混合氣都可作載氣，常用載氣有氮氣、氫氣、氦氣、氬氣，另外二氧化碳，碳氫化合物等也可以作載氣；常用輔助氣有空氣，氧氣。 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。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。在個別情況下純氧或二氧化碳也可以作載氣。也可用氬，氦作載氣，但價值較高； ECD：以氮氣作載氣最方便，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。用氧作助燃氣能提高靈敏度， 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氣的。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檢測器之前也要加一股氣（尾吹氣），同理在毛細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。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。 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。使用高壓氣體鋼瓶的優(yōu)點是種類齊全，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)。 氣瓶使用注意事項 （1）氣瓶應(yīng)盡量作到專用。氣瓶的日常漆色工作，由充氣單位或?qū)I(yè)檢驗單位負責(zé)進行； （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。 （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。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。安裝螺紋要旋過2／3處。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。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）可燃氣體不得直接從減壓閥輸出口點火，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。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。 對安裝和放置地點以及環(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)，特別適用于邊遠地區(qū)。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。氫氣純度比任何其他氫氣發(fā)生器制備的氫純度都高，且絕對干燥。采用離子交換膜，即所謂“SPE”（固體聚合物電解質(zhì)）新技術(shù)的電解池；“SPE”型氫氣發(fā)生器是國外近期新開發(fā)出來的一種新產(chǎn)品，工作時不需加苛性堿，無腐蝕，不會沖液，加去離子水也無需停機，制氫純度可達99．99％以上。 采用特制多孔石棉膜為氧，氫分離的電解池；這是一種我國科技人員研制開發(fā)利用多孔膜技術(shù)，以特制多孔石棉膜為氫氧分離元件，以鎳為電極，并確保氫氣具有一定工作壓力電解池。四、氮氣發(fā)生器氮氣發(fā)生器是采用化學(xué)催化脫氧法，除去空氣中的氧氣取得氮氣，并經(jīng)無油膜式泵向氣相色譜儀提供氮氣。在安裝時，應(yīng)把泵安放在通風(fēng)良好，粉塵較小的地方，環(huán)境溫度應(yīng)不要超過40℃，輸出氣路中應(yīng)根據(jù)不同儀器性能，要求加適當(dāng)?shù)倪^濾裝置。近年國外又使用一種所謂雙級減壓閥，即把基本穩(wěn)定的低壓氣經(jīng)過第二次穩(wěn)壓后才輸出。 主要技術(shù)性能 （1）進氣最高工作壓力15MPa，最低工作壓力應(yīng)大于低壓輸出工作壓力的2倍。 （3）最大輸出氣體流量＞40m３／小時。 （5）輸入（出）。 （2）膜片常用材料有不銹鋼和橡膠兩種，前者更適合氣相色譜儀使用。 （3）一般氣體和可燃氣體（H２）的減壓閥結(jié)構(gòu)完全相同，僅螺紋連接旋向不同。（5）輸出流量在氣相色譜儀上要求最大的（空氣）一般為每小時60升，因此選用時優(yōu)先采用允許流量較小者。（1） 重新開啟氣瓶閥壓力表指示不回零或指針不動（1）壓力表內(nèi)傳動失靈（1）修理或更換第二節(jié)　氣　體　的　凈　化 氣體凈化的目的主要是除去H2O、O2，有害的有機物，灰塵和機械雜質(zhì)等。一般講對載氣的純度要求是微量分析比常規(guī)分析高；毛細管柱比填充柱高；程序升溫比恒溫操作高；濃度型比質(zhì)量型檢測器高。當(dāng)然這也不是絕對的，某些高選擇性檢測器，就允許那些非敏感的干擾物質(zhì)的濃度大些。對氣體純度要求過高，有時不但不需要，反而使氣路系統(tǒng)過于復(fù)雜，更容易出現(xiàn)漏氣或其他問題。氧含量大，使元件在高溫時加速老化，減少壽命，使不平衡輸出增加，穩(wěn)定性變壞。二、氣體的凈化方法 凈化氣體的方法主要有以下幾種： 除去有機雜質(zhì)： 主要用活性碳吸附，某些化合物也可以用分子篩；載氣中的微量烴可用低溫（干冰或液氮溫度下）活性炭或分子篩除去；空氣中微量輕組分烴類氣體可用800℃～850℃氧化銅或500℃過錳酸銀等將其燃燒氧化為CO2，然后由堿或堿石棉吸附除去。如凈化溫度低于－70℃還能有效地除去ONCHCO、CO2等，但要注意所用載氣在分子篩上的吸附性要遠比放除去的小。金屬鎳除氧在常溫下，將被還原的金屬鎳—105催化劑裝進過濾器，欲凈化的氣通過后，O2的含量可降至10μl/l以下。使用前，于160℃下烘烤2小時即可使用。 105催化劑： 105型是一種含鈀除氧催化劑。冷卻至室溫后，可將欲純化的氫氣通過催化劑，還原活化一小時。催化劑失效后可用上述方法再生。它可有效地除去氮氣中的氧，使O2含量下降到10μl/l左右。過濾器的活化依據(jù)氣體的干凈程度和過濾器的大小而定，當(dāng)氣源比較臟時，最好在更換新鋼瓶的同時活化一次。 過濾器一般安裝在氣源和儀器之間，內(nèi)裝硅膠活性炭和分子篩，使儀器免受氣源中的水汽和碳氫化合物的污染。 第三節(jié) 　氣體的壓力與流速控制在氣相色譜儀中，載氣起著推動試樣在色譜柱中運動和為試樣在色譜提供分配相的作用。系統(tǒng)的密封性、載氣的流速、壓力變化等，將對儀器穩(wěn)定性和定性定量分析結(jié)果產(chǎn)生很大影響。在ECD中，最小檢測量將成倍增加等。２、有良好長久的密封效能。為提高氣的純度，在氣路系統(tǒng)應(yīng)具備有多種用途的過濾器。 ５、壓力表的精度（特別是在毛細管分析中）應(yīng)足夠高。對FID、ECD、FPD應(yīng)能在排氣口精確地測量流速。 ８、為適應(yīng)多功能的需要，氣路中應(yīng)備有開關(guān)閥，穩(wěn)壓閥，穩(wěn)流閥，針形閥，單向閥，電磁閥，液體或氣體的進樣閥等。 ９、為了不斷提高儀器的自動化和數(shù)字化以及實現(xiàn)微處理機控制，氣路中要備有機械式或電子式數(shù)字顯示的流速控制器。 氣相色譜儀中的氣路安排大體可分成單氣路，補償式雙氣路和多支路三大類。可以固定輸入壓力調(diào)節(jié)氣阻，也可以固定氣阻調(diào)節(jié)壓力。在氣路中，流速，壓力和氣阻的關(guān)系只能寫成： 式中：F——流過氣阻的氣體的平均流速 Pl，P2——分別為氣阻兩端的壓力 R ——氣阻 其中若氣阻是一個常數(shù)，上式便可改寫成等式，實際上氣阻除和本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還隨氣體的性質(zhì)及氣體的流動形式而變化因此在實際使用時很難利用公式計算出流速，而必須實測確定。一般講：濃度型比質(zhì)量型要求高，毛細管分析比填充柱高，程序升溫比恒溫分析要求。一、氣阻氣阻是一種使氣體流通截面突然變小的耗能器。 毛細管氣阻 用毛細管做固定氣阻時的優(yōu)點有：（1）裝在穩(wěn)壓閥后，提高輸出壓力的工作點，使其工作穩(wěn)定，方便可靠；（2）只要氣阻足夠大，調(diào)節(jié)壓力時流速變化細微且穩(wěn)定，比用固定壓力調(diào)節(jié)氣阻方式效果好；（3）毛細管氣阻特性比較穩(wěn)定，且壓力與流量關(guān)系比較接近線性。毛細管尺寸：，長200mm　輸入壓力Mpa0．010．040．080．100．160．18流速 ml /min11407894147150～。毛細管固定氣阻選擇內(nèi)徑大，長度長的效果好。二、開關(guān)閥 開關(guān)閥在氣路中主要用于切斷氣體的供給，當(dāng)閥關(guān)閉時氣阻無窮大，開啟時氣阻近似于零。這樣還省去了穩(wěn)壓閥，針形閥的反復(fù)調(diào)節(jié)延長閥的壽命。三、針形閥 在氣路中使用針形閥的目的是為了細微均勻的調(diào)節(jié)流速。 １、對針形閥的主要技術(shù)要求（１）～；（２）流量的調(diào)節(jié)范圍0～幾百ml／min（具體視要求而定）；（３）流量調(diào)節(jié)要成線性——調(diào)節(jié)平穩(wěn)，流量值不跳動； （４）調(diào)節(jié)細、精度高——最小調(diào)節(jié)增量應(yīng)＜／min。閥針和閥座通孔之間有一定的孔隙，孔隙的大小可以通過閥針和閥座的相對位置