香格里拉区域大气本底站双通道气相色谱常见故障浅析

香格里拉区域大气本底站双通道气相色谱常见故障浅析

翟建雄

（香格里拉区域大气本底站，云南迪庆674499）

摘要：随着科学技术发展，气相色谱法作为一种新型分离分析技术被迅速发展起来，气相色谱分析技术用其独有高效，快速分离特点，成为物理实验，化学分析实验中重要分析工具。因此对仪器日常维护和常见故障排除，就成为能否用好这台仪器关键所在，文章简要例举仪器气相色谱仪7890A在日常使用中常见故障，简单阐述其解决方法。

关键词：气相色谱、日常维护、故障排除

引言

色谱是一种将混合物分离为单独的化合物组分的分析技术。本站色谱仪7890A（以下简称GC）工作原理分为两部分：一是混合气体分离，二是相应气体检测。FID路用来检测CH4、CO信号响应，首先样气通过5A分子筛预注和Unibeads主柱进行分离，CH4分离后可以通过FID检测器直接测定，CO经过镍催化剂转化为CH4，在通过FID测定。ECD用来检测N2O、SF6信号相应，样气在定量管内被氩甲烷气体带入HayeSepQ预分析柱和主分析柱进行分离，最后进入检测器检测。

1气相色谱观测系统组成

GC的第一个组成部分是载气，通常被用作载气主要有氮气、氦气、氩甲烷、氢气，载气主要作用是传输样品通过整个系统。另一个组成部分是气体引入，通常包括进样口及样品引入方式。第三个主要组成部分是色谱柱，包括FID和ECD，其作用在于实现混合样品组分分离。第四个组成部分为检测器，对流出柱样品组分识别和响应。第五个组成部分为数据系统，将检测器信号转换为色谱图，并定性定量分析。

3日常维护

(1)每日进行冷阱除湿系统玻璃瓶更换，一天一次，夏季湿度大时一天两次。

(2)目前FID所用助燃气H2来源为氢气发生器供气，使用电阻值≥5M欧姆去离子水，一般一年更换一次电解液。

(3)老化色谱柱：保持氢气充足下将甲烷转化炉温度升至400℃，保持与老化色谱柱时间相同。老化结束后先将温度降为室温，然后再将氢气关闭。

(4)清洗FID检测器：

①将FID火焰选择（OFF）。

②将H2和空气设成0ml/min,并将FID检测器温度降为室温。

③拆卸三个固定检测器底座组件螺丝钉。

④将收集极螺帽拧下。

⑤将收集极主体直接拔出。

⑥将底座拿出。

⑦用擦镜纸蘸少许金属擦亮膏擦拭喷嘴上部，直到没有明显黑色沉积物且擦拭部分与周围金属光泽度大致相同。

⑧将喷嘴放入烧杯中，然后加入乙醇并且没过喷嘴。

⑨将烧杯放入超声清洗机进行超声10min。

⑩10min后将喷嘴从超声清洗机移出，用热水完全清洗，清洗后，将喷嘴对着光看，如果喷嘴通透，晾干放回。

(5)氢气发生器更换碱液：

①气相色谱降温关机，并将氢气发生器与色谱断开。

②面板上H2出气开关为CLOSE=OFF的位置，关闭氢气发生器电源开关。

③等待至少4个小时，最好是一个晚上，然后更换氢气发生器电解液。

④将放水管从卡扣上取下，打开放水阀（蓝色），将水放干的同时。

⑤用超纯水注满然后放干，如此清洗三次(此步骤不能间断，最好在10min内完成)。

⑥加入原厂NaOH电解液，然后加超纯水至FULL线下1英寸（2.54厘米）。

⑦将面板上H2出气开关为CLOSE=ON位置，打开氢气发生器电源开关。

⑧调节HydrogenPressureSet达到设定压力，并保持氢气一个出气口打开。

⑨大约10分钟左右开始产生H2,开始时显示压力为0Psi,一段时间后显示约1Psi。

⑩预热3个小时左右,把HydrogenOutletValve置于OFF位置.下部液晶面板显示压力开始上升,大约60多Psi,再慢慢降到设定压力，最后氢气发生器与色谱连接并检漏。

4常见故障

4.1基线有升高迹象并且伴随噪声加大

FID基线噪声应＜0.1PA，ECD基线噪声应＜0.5HZ，原因分析：

①由于载气精度实际未能达到99.9999%（如：FID路氢气不纯）：FID路助燃气氢气易出现不纯造成FID路噪声加大。台站普遍使用氢气发生器供气，但是假如氢气电解液没有及时更换，或添加超纯水电离度不能达到要求，这些都会影响氢气发生器产生氢气纯度。

解决方案：更换纯度更高的载气或及时更换电解液及电阻值≥5M欧姆去离子水

②载气净化器失效：

净化器:RMSH-2P5载气净化器；RMSN-2N2载气净化器；载气净化器主要是吸附载气一定量中氧气、水分及烃类物质，当超过载气净化器吸附范围则载气净化器就已失效。一般载气净化器使用寿命为一年。

解决方案：更换载气净化器。

③色谱柱污染

污染来源：载气系统或者样气/标气系统

解决方案：老化色谱柱

1）老化ECD色谱柱

在GC气相色谱为readly状态下记录ECD基线及噪声水平，将炉温及检测器温度降低为室温并关机。将FID分析柱卸下，并标记好色谱柱连接方向。将ECD色谱柱端与检测器断开，并将检测器端堵死防止氧气进入检测器。将V1（ON）、V2（ON），并将AUX2、AUX3流量略微调大。程序升温120℃（保持0.5h）----230℃（保持1.5h）。老化结束后将炉温降到室温，GC关机。将FID分析柱装好，ECD色谱柱与检测器端接好。GC开机，确认没有漏气之后，启动分析方法，等待GC气相色谱稳定后（6h左右），查看基线以及噪声水平与老化之前相比是否下降。

2）老化FID色谱柱

在GC气相色谱为readly状态下记录FID基线以及噪声水平。将V1（ON）、V3（ON）、V4（ON），并将AUX1、AUX4流量略微调大。程序升温120℃（保持0.5h）----180℃（保持1h）。启动分析方法，等待GC气相色谱稳定后（6h左右），查看基线以及噪声水平与老化前相比是否下降。

④检测器污染

如何判断气相色谱检测器是否需要清洗（主要针对ECD检测器）。首先再readly状态下将ECD检测器基线及噪声水平记录下来，并将Makeup调整到ON状态，并调整流量为50ml/min。降温关机后将ECD检测器与色谱柱断开，将Makeup接在ECD检测器端，然后色谱开机，并将ECD温度升到正常使用温度。①将Makeup流量升高到80ml/min（载气+ECD响应），稳定后记录基线和噪声。②Makeup流量降低到2ml/min(ECD响应)，稳定后记录基线和噪声。

5解决方案

①ECD检测器热清洗：

GC降温关机，色谱柱与检测器断开，将Makeup与检测器接好。GC开机，并将ECD温度升到350摄氏度，Makeup调整到60ml/min，热清洗时间根据ECD污染程度决定

②FID检测器清洗：将FID火焰选择（OFF），将H2和空气设成0ml/min,并将FID检测器温度降为室温，拆卸三个固定检测器底座组件螺丝钉，将收集极螺帽拧下，将收集极主体直接拔出，将底座拿出，用擦镜纸蘸少许金属擦亮膏擦拭喷嘴上部，直到没有明显黑色沉积物且擦拭部分与周围金属光泽度大致相同，将喷嘴放入烧杯中，然后加入乙醇且没过喷嘴，将烧杯放入超声清洗机进行超声10min，10min后将喷嘴从超声清洗机移出，用热水完全清洗，清洗后，将喷嘴对着光看，如果喷嘴通透，晾干放回。

③换V3转化阀后，FID路基线明显抬升

FID是火焰离子化检测器，基线是由于火焰大小决定，火焰燃烧充足则基线升高，反之则基线下降。在火焰不变情况下，FID载气影响基线升高或降低，载气充足则基线下降，反之则基线升高。

④ECD基线突然升高。原因：ECD检测器属于高灵敏度检测器，对氧敏感，基线突然升高可能是ECD氧中毒导致。解决方案：检漏并更换新ECD检测器。

⑤N2O及SF6分离不好并且出峰时间过早。解决方案：优化分析方法（反吹流量大于进样流量）；出峰时间过早从提高载气流量或降低炉温；N2O反吹6口阀内部轴承脱导致样气没有经过预柱直接到达分析柱。

⑤保留时间漂移，峰面积忽大忽小。出现这种情况时，先要检查是否系统漏气，尤其是冲洗定量管及分析样品时。另一种情况则可能是因为色谱柱失效，需检查更换新的色谱柱问题是否消失。

⑥FID经常熄火。要先分析开始阶段熄火，优化助燃气（氢气与空气）比例。或切换V3转化阀后，FID熄火，采取优化分析方法。

⑦老化甲烷转化炉。原因：色谱仪甲烷化转化炉使用较长时间后分析转化率会降低或失效，反映在分析样气/标准气时CH4出峰好而CO出峰小甚至不出峰。老化步骤：保持氢气充足的情况下将甲烷转化炉温度升高到400℃，保持与老化色谱柱时间相同。老化结束后先将温度降为室温，然后再将氢气关闭。

5结语

随着科技飞速发展，气相色谱分析技术具有分析速度快，准确度高等许多优点，在我国众多产品生产和研发领域都有广泛应用，被运用到石油化工、生物化学、医药卫生、食品工业、气象等领域中同时，应用范围波及到人们日常生活，和人们生活息息相关。希望文章能达到所写目的，让更多人能更好使用和掌握仪器。

参考文献

[1]傅若农.色谱分析概论[M]．第2版．北京:化学工业出版社，2005.

[2]傅若农.近两年国内气相色谱的应用进展(Ⅰ)[J]．分析试验室，2005.

[3]何锦锋，唐丽永，王若谷．以气相色谱为基础的联用技术[J]．广西质量监督导报，2008.

[4]曹环礼.气相色谱技术的研究进展及其应用[J].广东化工，2009.