痕量分析氣相色譜儀檢測(cè)器的要求

2020-08-01 11:24:03來(lái)源：admin

選購(gòu)一臺(tái)做痕量分析的氣相色譜儀，首先應(yīng)針對(duì)自己的具體樣品分析選用何種檢測(cè)器。我們知道對(duì)于一臺(tái)GC的制造，檢測(cè)器是心臟。因?yàn)闅庀嗌V儀配置何種檢測(cè)器決定了：①儀器整體結(jié)構(gòu)；②氣路系統(tǒng)的配置（如：氣體過(guò)濾系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、安裝何種色譜柱、氣密性和死體積要求等）；③電氣配置（電源、信號(hào)放大、溫度控制精度，抗干擾措施等）。另外，由于各種檢測(cè)器性能、特點(diǎn)和缺點(diǎn)等不同，我們決定了采用何種檢測(cè)器后，還要相應(yīng)考慮與之配套的樣品予處理過(guò)程、進(jìn)樣方法、標(biāo)樣選擇、定量方法、數(shù)據(jù)處理裝置種類和性能的選購(gòu)。這就是為什么我們把選購(gòu)檢測(cè)器作為重點(diǎn)詳細(xì)介紹的原因，因篇幅有限，以下僅把帶常用幾種檢測(cè)器適應(yīng)性、最小檢測(cè)量、最小檢測(cè)濃度、操作特點(diǎn)和不足等簡(jiǎn)要介紹供客戶選購(gòu)時(shí)參考。

⑴氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）：

應(yīng)用范圍：特別適用于有機(jī)化合物常量到痕量分析。是環(huán)境領(lǐng)域空氣和水中痕量有機(jī)化合物最好的檢測(cè)手段。是所有常規(guī)檢測(cè)器中唯一可進(jìn)水樣的檢測(cè)器，F(xiàn)ID是目前GC必備的檢測(cè)器之一。類型：質(zhì)量型通用型（80%的分析項(xiàng)目）；檢測(cè)限：D≤2X10-12g/s；最小檢測(cè)量：m小≤1x10-10g（參考）；最小檢測(cè)濃度：C?。?0-8∽10-9（參考）線性范圍：107響應(yīng)時(shí)間：~1ms（最適合直接進(jìn)樣用于毛細(xì)管色譜分析）；

操作特點(diǎn)：a）屬質(zhì)量型，峰面積不隨載氣流速改變；b）穩(wěn)定性好：S和D對(duì)氣流和檢測(cè)器溫度波動(dòng)不敏感；c）定量簡(jiǎn)單：對(duì)有機(jī)物中同系物相對(duì)S值幾乎相同；d）近似理想的檢測(cè)器、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、幾乎不需維護(hù)；e）唯一可進(jìn)水樣的常規(guī)檢測(cè)器；

不足：
a）操作中一般需用N2，H2和空氣等三種氣源；b）氣路相對(duì)雜質(zhì)，操作中的點(diǎn)火或獲得最佳性能要反復(fù)調(diào)節(jié)氣流比，這點(diǎn)與其它檢測(cè)器相比顯得麻煩。

⑵電子捕獲檢測(cè)器（ECD）：

應(yīng)用范圍：用于分析痕量電負(fù)性有機(jī)化合物最有效。常見(jiàn)電負(fù)性化合物如：鹵代烴、含磷、硫、鹵素化合物，金屬有機(jī)化合物，羥基、硝基以及共軛雙鍵化合物等。另外，有時(shí)也用10-6永久氣的痕量氧分析，或經(jīng)轉(zhuǎn)化無(wú)極性樣品的分析。目前ECD已廣泛用于：生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)藥殘毒、環(huán)境以及氣象示蹤等領(lǐng)域的痕量分析。

類型：濃度型高選擇性如：四氯化碳和正己烷靈敏度之比可大于108以上；

檢測(cè)限：D：10-12~10-14g/ml；最小檢測(cè)量：m小∽10-13g(參考)；最小檢測(cè)濃度：≤1x10-11g/ml(參考)

線性范圍：102∽104（依賴于工作原理和工作條件）；

響應(yīng)時(shí)間：幾百毫秒∽1秒（主要決定池容，若配毛細(xì)管分析，應(yīng)盡量選用響應(yīng)時(shí)間小的ECD）；

操作特點(diǎn)：

a）常規(guī)檢測(cè)器中靈敏度最高，必備檢測(cè)器之一；

b）濃度型：峰面積隨載氣流量而變；

c）穩(wěn)定型：穩(wěn)定型比FID差，S或D對(duì)載氣和溫度波動(dòng)特別敏感；

d）僅用一種氣體，日常操作在所有的檢測(cè)器中最簡(jiǎn)單（誤操作除外）；

主要不足：

a）最容易引起誤會(huì)的一個(gè)檢測(cè)器，在日常操作中需要注意事項(xiàng)特別多，若不注意，立刻會(huì)引起穩(wěn)定性變壞，S大幅度下降，線性變窄（恢復(fù)正常工作狀態(tài)需時(shí)間長(zhǎng)），因此，常誤認(rèn)為是一個(gè)最不好操作的檢測(cè)器。

b）建立色譜分析方法比較困難和費(fèi)時(shí)，如：樣品的予處理、色譜柱制備老化、系統(tǒng)的干凈程度、使用的溶劑器皿等都

要有特別必要的要求；

⑶火焰光度檢測(cè)器（FPD）

①應(yīng)用范圍：是一個(gè)高靈敏度，高選擇性檢測(cè)器，針對(duì)含磷、硫有機(jī)化合物和氣體中的硫化物進(jìn)行痕量分析，如：石油精餾中硫醇、COS、H2S、CS2、SO2；水質(zhì)污染中的硫醇；空氣中的H2S、SO2、CS2；；農(nóng)藥殘毒、天然氣中的硫化物等氣體分析。FPD對(duì)含硫化物靈敏度的次序?yàn)椋毫蚧?gt;二硫化碳>二氧化硫。FPD測(cè)磷時(shí)不如NPD高，在單為檢測(cè)磷痕量分析時(shí)，從多方面分析比較，選購(gòu)NPD更優(yōu)于FPD。

類型：測(cè)磷時(shí)為質(zhì)量型，測(cè)硫時(shí)S正比于樣品濃度的1.5∽2次方(依賴于檢測(cè)器結(jié)構(gòu)或操作條件)；高選擇性，對(duì)非敏感性組分選擇性大于104∽105；

檢測(cè)限：DP≤1×10-12g/sDS≤1×10-11g/s最小檢測(cè)量(參考)：m小(P)≤10-10gm小(S)≤10-8g最小檢測(cè)濃度(參考)：C

小(P)≤10-6∽10-8C小(S)≤10-5∽10-7；

線性范圍：測(cè)磷：>103測(cè)硫≥102(依賴于檢測(cè)器結(jié)構(gòu))；

響應(yīng)時(shí)間：≤0.1秒(一般可直配毛細(xì)管柱分析)；

操作特點(diǎn)和不足：

a)在氣相色譜法中，用FPD測(cè)痕量硫比其他方法具有靈敏度高，選擇性大，儀器操縱方便穩(wěn)定。但是最小檢測(cè)濃度(≤10-7)，需選購(gòu)脈沖火焰光度檢測(cè)器(國(guó)內(nèi)未見(jiàn)生產(chǎn))，價(jià)格偏高，推廣還有一定困難；

b)依據(jù)FPD測(cè)硫工作原理，雙火焰與單火焰相比，測(cè)硫靈敏度低，但線性寬有利準(zhǔn)確定量。在選購(gòu)時(shí)視要求而定；

c)由于硫化物化學(xué)特性，進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱、檢測(cè)系統(tǒng)與其它檢測(cè)器相比，使用材料惰性要求高，操作中要注意上述問(wèn)題的不良響應(yīng)；

d)相對(duì)FID而言，F(xiàn)PD操縱時(shí)最佳氣流比，檢測(cè)器溫度不但在測(cè)磷或硫時(shí)不同，而且與某一具體組分的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，若選擇不當(dāng)，靈敏度、選擇性、線性范圍均受到影響，這給操作帶來(lái)很大不便；

e)NPD檢測(cè)磷比FPD最小檢測(cè)濃度要低1∽2個(gè)數(shù)量級(jí)，雖然兩個(gè)檢測(cè)器成本相近，但NPD操作相對(duì)方便簡(jiǎn)單，僅做含磷痕量分析時(shí)可考慮選購(gòu)NPD；

⑷熱離子化氮、磷檢測(cè)器（TID，NPD，TSD，AFID）：

適應(yīng)范圍：NPD屬于高靈敏度，高選擇性檢測(cè)器，特別適用于對(duì)含氮和磷的有機(jī)化合物做痕量分析。如前所述測(cè)磷時(shí)和PD相比應(yīng)優(yōu)先選用。目前NPD廣泛應(yīng)用于：環(huán)保、食品（農(nóng)殘）、藥物（麻醉品、毒品、氨基酸的派生物等），生化（含氮代謝物），法醫(yī)、香料等領(lǐng)域。但應(yīng)指出：由于國(guó)內(nèi)硬件欠缺或認(rèn)識(shí)不足，今后有待提昌普及。

類型：濃度型還是質(zhì)量型響應(yīng)特性，依賴于操作條件，實(shí)際工作時(shí)應(yīng)選擇在質(zhì)量型下工作為好。高選擇性對(duì)非敏感性組

分的選擇性均大于105以上。

檢測(cè)限：DN≤1×10-13g/s，DP≤5×10-14g/s；最小檢測(cè)量（參考）：m小≤1×10-12g

最小檢測(cè)濃度（參考)：1×10-11∽10-12；

響應(yīng)時(shí)間：<1秒（決定檢測(cè)結(jié)構(gòu)和操作條件）；

操作特點(diǎn)和不足：

a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，基本同于FID，GC必備的檢測(cè)器之一；

b)用三種氣源，除H2流量需細(xì)調(diào)以外，切同于FID，因此可以和FID公用一個(gè)氣路系統(tǒng)；

c)主要不足：?）新堿珠需老化穩(wěn)定一段時(shí)間；?）尋找最佳氣流比比FID略為困難；?）堿金屬珠有一定壽命（決定操作條件的應(yīng)用），因此運(yùn)行成本較高

⑸熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）：

TCD是一種中等靈敏度，無(wú)選擇性通用檢測(cè)器。原則上將不適合做痕量分析，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單通用性強(qiáng)，不破壞樣品，成本低和操作簡(jiǎn)單等原因，人們不斷完善它，如：①采用新的供電原理；②選用新的熱絲材料；③減少池容；④改進(jìn)氣路；⑤加前置放大；⑥提高池體的控溫精度等，極大的提高了信/噪比，因此在某些永久氣體或低沸點(diǎn)組分分析中的痕量組分最小檢測(cè)濃度可達(dá)10-6∽10-7。。由于TCD屬于濃度型檢測(cè)器它對(duì)操作條件，如：溫度波動(dòng)，壓力流量波動(dòng)十分敏感。實(shí)踐證明：用它做痕量分析對(duì)操作條件要求十分苛刻。因此，選購(gòu)時(shí)要特別謹(jǐn)慎。

⑹惰性氣體（氦，氖）離子化檢測(cè)器：

適合于氣-固色譜中，做永久氣體中痕量組分分析的檢測(cè)器還有氦氣或氬氣作載氣的離子化檢測(cè)器，兩者的基本工作原理：氦和氬原子在高能電子轟擊下被激發(fā)為亞穩(wěn)態(tài)，樣品組分進(jìn)入檢測(cè)器后與亞穩(wěn)態(tài)氦或氬原子碰撞使樣品分子電離，得到基流大幅度增加檢測(cè)電信號(hào)。氦和氬的亞穩(wěn)態(tài)能量分別為19.8eV和11.6eV。目前HID主要用于高氦中雜質(zhì)檢測(cè)，AID用于高純氬氣生產(chǎn)與使用中的痕量雜質(zhì)分析。由于上述兩種檢測(cè)器主要用于永久氣體的分析，所以要求載氣本身的純度特別高，還要預(yù)防周圍環(huán)境氣對(duì)工作的干擾，這給實(shí)際操作帶來(lái)了不少困難。選購(gòu)時(shí)要做好思想準(zhǔn)備。另外，由于生產(chǎn)批量小或需進(jìn)口，價(jià)格偏高也防礙了普及與推廣。

痕量分析氣相色譜儀檢測(cè)器的要求

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