气相色谱仪的检定方法探讨

近些年，食品、药品安全得到社会的普遍重视，使得气相色谱仪的检定得以快速发展，然而实际应用中有可能出现各种各样的问题，而导致气相色谱仪的检定不准确。文章结合具体实际案例，对有关气相色谱仪检定方法进行研究。

一、气相色谱仪检定中存在的问题

气相色谱仪的优点在于分离效率高、灵敏迅速，因此广泛应用于化工、食品工业等行业。因为生产厂家、型号等方面存在区别，气相色谱仪在实际检定过程中存在接头接不上的问题。实际检定时无需更换色谱柱，直接对灵敏度进行检定，或者检测限，能够避免检测时间被浪费，促进检测准确度的提升。但是有时候会选择直接添加标准物质，而无需更换色谱柱，会造成出峰或者不出峰之间的落差情况。

二、气相色谱仪检定方法及相关流程

气相色谱仪在检定过程中，色谱峰是很重要的技术数据，色谱峰峰形及大小等对判定仪器的合格与否起非常重要作用。这就要求检定员要认真判断和改善各种峰形。一直没有相应色谱峰出现的现象被称作不出峰故障，如果虽然出峰，但大小却与正常谱图相差甚大，则被视为灵敏度异常故障。通常情况下灵敏度都是变小，也称为灵敏度太低故障。不出峰与灵敏度太低虽然属于两种不同的故障，但其发生的原因却有许多是相同的。因此可以给出一个适用于两者的故障检修步骤，以较简洁的形式解决两者的故障排除问题。

检查检测器有无反应：此项检查主要是针对不出峰故障而安排的。检测器的响应检查方法应因检测器的类型而异。热导检测器可采用Z简单的气路堵放试验：具体作法是先用手设法堵住热导检测器的一路出口，待片刻后再突然放开，从而产生一个气流波动，在正常条件下，此波动也应引起谱图的基线波动。一路检测器试完后可再试另一路。如果上述试验后基线上有波动，则说明热导检测器有响应。

对于氢火焰检测器，可采用下述简单方法观察其有否反应：一种是用手持镊子靠近检测器收集极并在其上方晃动，由于电场的变化记录基线应有相应波动;另一种是用火柴点火后放于收集极附近，再用手向收集侧轻轻扇动，观察基线有否相应的变化。

注射器及进、取样技术检查：注射器如有泄漏及堵塞，取样时抽过空气以及取样后没及时进而造成样品挥发，是造成不出峰或灵敏度太低的一个Z常见原因。可换用好的注射器重新取样后注入进样口再试其灵敏度，如果出峰情况仍然如故，则是其他原因所致。

载气堵、漏检查：对载气系统进行堵漏检查，特别注意的是进样口隔垫及色谱柱后到检测器的入口有否漏气和堵塞，大量的经验表明此两处发生故障的可能性很大。

有些峰不对称，出现拖尾峰或前延峰，都会影响检定结果。要求我们予以改善，解决。前伸峰是由于色谱柱过载。当一种或多种化合物的进样量超过色谱柱固定相容量时，可能发生这种情况。这涉及到进样体积和进样中每个峰的化合物浓度。通过减少进样量、分流样品或进样浓度较低的样品，可减小进样体积。拖尾峰可能是由于进样口或色谱柱不干净，或色谱柱切割不正确。柱温太低，汽化温度过低，适当升高柱温，升高汽化温度。

有些峰分不开，可能色谱条件不够优化，降低柱温、一定范围内减小载气流速。有可能柱太短，柱液流失，柱失效，就要换柱。也可能进样技术太差，要求提高进样技术。

有些峰出现平顶峰，进样量过大，适当减少进样量。通过改善，得到对称，标准色谱峰后，就应进行重复性检定。引起定量不重复的原因是多方面的，一般可以归结为两大类：一类为单纯性灵敏度变化型，即除了定量重复性不合格外，其它指标未发现异常;另一类为伴随性灵敏度变化型，即除灵敏度变化之外还伴随有其它异常现象出现，包括基线不稳定性、峰保留时间变化及产生峰形畸变等异常现象。

三、气相色谱仪检定中常见故障分析

1、进样后工作站不出色谱峰

首先应检查微量进样器是否堵塞，如果是微量进样器堵塞应更换新的进样器。气相色谱的进样硅胶垫达到一定进样次数后易发生漏气，因内部压力较大导致样品从硅胶垫处泄露，导致仪器检测不到样品。以上因素排除外应检查FID检测器是否熄火，检查方法为使用一个玻璃试管或者光亮铁板置于FID检测器燃烧口处查看是否有水珠生成，有水珠生成说明点火正常，无水珠说明火焰没有点着。

此时，应首先检查氢气、空气和氮气的气路系统是否存在漏气现象，其次应使用皂膜流量计检查气体流速是否正常，排除气路问题后，增大氢气流速进行点火，点着火后再逐渐降低氢气流速到正常值。如果检测器温度设置太低，火焰燃烧产生的水蒸气在检测器内部产生冷凝也会造成点火困难。

ECD检测器应考虑放射源失效，一般3H放射源比63Ni放射源寿命长，但是如果载气不纯或使用温度过高将大大缩短放射源的使用寿命，此时应更换检测器。如果色谱仪工作站没有信号，应使用万用表测量色谱主机的信号输出，如果主机有信号输出说明信号线连接存在断开或接触不良，对信号线接口处应重新进行连接。

如果色谱工作站只出溶剂峰，而找不到含量较低的溶质峰，可能是玻璃衬管和衬管中的石英棉被污染所致。衬管和衬管内石英棉附着杂质后易造成被测样品的吸附和催化降解导致大组分浓度降低，小组分被吸附和降解不出峰。有机物质在高温气化室有可能发生热分解并残留以碳及其聚合物为主的杂质附着在玻璃衬管内壁，并且进样针进样有可能带入硅胶垫的硅胶碎屑，积累多了还可导致载气堵塞。发现玻璃衬管内壁脏后应拆卸下来使用中性溶剂进行清洗并更换衬管内石英棉，问题可以得到解决。

2、色谱峰形状异常和杂峰较多

常见的异常色谱峰有:

(1)拖尾峰或前伸峰：一般由进样量过大、气化室污染、色谱柱分离塔板数不足和柱温低等因素会造成，通过相关调节可以解决拖尾峰和前伸峰。

(2)平顶峰或锯齿峰：一般出现平顶峰或锯齿峰的原因为进样量超出了检测器的检测上限，一般需要降低样品浓度或减少进样量得以解决，此外还可以通过调节检测器的灵敏档进行解决。

(3)杂峰较多：造成杂峰较多的原因很多，主要有色谱柱污染、前次进样残留、样品高温分解、固定相流失、系统污染或漏气造成。当样品中有高沸点杂质时易造成色谱柱污染，高沸点杂质吸附在固定相上很难洗脱出来，通过对柱子进行老化可以洗脱部分高沸点杂质，减少杂峰，如果柱子污染严重需要更换新的色谱柱。

对于前次进样残留造成的杂质峰可以通过延长采样时间得到解决。对于高温易分解的样品不易采用气相分析法，固定相流失将不能有效分离样品且会造成很多毛刺峰需要及时更换色谱柱。系统污染和漏气可以导致色谱图出现很多假峰，需要检查系统污染和漏气部位进行解决。

(4)溶剂峰过宽和出现肩峰：溶剂峰过宽和出现肩峰的原因可能是柱子安装不正确、分流比不当和进样技术差造成的，气相色谱进样要求快进快出平稳进样，如果进样时间太长或者两次进样易造成峰形变化或肩峰出现。

3、色谱峰面积重复性超差

色谱峰面积重复性差一般先检查进样针取样是否有气泡存在，气相色谱仪进样要坚持慢抽快打的原则，峰面积太小基线噪声和漂移也会对重复性造成较大的影响，适当的增大进样量可以提高测量重复性。气相色谱仪的进样隔垫属于耗材，质量差的使用几十针就需要更换，不更换进样垫容易导致样品泄露造成进样重复性差。

气相色谱仪的衬管污染和类型不合适也会造成进样重复性差，进样垫和杂质在衬管内聚集会对样品进样量造成严重的影响，如果衬管类型不合适会造成样品过载从而影响进样重复性。衬管底部的密封垫和毛细柱的石墨垫漏气会造成样品的泄露从而影响进样重复性，并且毛细管的安装长度要按照说明书规定的安装长度进行安装，重新安装衬管和毛细柱后问题可以得到解决。

4、基线漂移和噪声超差

气相色谱仪基线不稳主要原因有：电压不稳、气体纯度不够、气体流量配比不当、输出信号接触不良、色谱柱存在柱流失现象、氢火焰喷嘴沾污和气路漏气等原因。因为气相色谱的信号为毫伏级的电压信号，如果仪器的工作电压不稳定会对基线造成重大影响，此时需配置精密稳压电源。

气相色谱仪的氢气纯度要求为99.999%，氮气的纯度要求为99.995%，使用的燃烧器和载气的纯度达不到要求同样会对基线造成较大的影响。氢火焰检测器需要富氧火焰，空气与氢气的比例控制在(6～8):1，氮气与氢气的比例控制在1：(0.85～1)，可以获得较好的基线稳定性。输出信号接触不良和色谱柱存在柱流失易造成很多毛刺峰形成从而影响基线稳定性，检查接线和更换色谱柱问题可以得到解决。

氢火焰喷嘴沾污和气路存在漏气也是基线漂移的主要原因，检测器污染导致检测器的稳定时间延长，气路漏气导致气体流速不稳定。

噪声过大的原因主要为：电器故障和测量系统污染。断开检测器信号线观察基线噪声，如果基线噪声大说明记录仪、微电流放大器、检测器或静电输入信号线存在故障。断开检测器信号线后噪声减小说明测量系统存在污染，主要检查色谱柱是否失效、检测器和玻璃衬管是否污染，更换测试柱噪音减小说明色谱柱失效，检测器和玻璃衬管内积碳严重需要小心拆下使用中性溶剂进行清洗。

5、柱箱温度稳定性超差

气相色谱仪的柱箱温度控制原理比较简单，由加热线圈、风扇、铂电阻和控温集成电路组成，柱箱温度稳定性超差通常由温控系统组件损坏引起。柱箱温度呈周期性波动的原因可能是温控放大电路故障、铂电阻安装问题和温度调节不当引起。

温控放大电路故障检测可使用标准可调电阻箱代替铂电阻，通过调节电阻箱值观察温度变化是否正常。铂电阻安装的位置偏离风扇鼓风均匀区外导致温度波动太大，调整铂电阻位置问题可以解决。温度调节不当可能是设置问题，要严格按照说明书进行设置，如果设置正常则可能是控温集成电路板存在问题。柱温箱温度变化没有规律可能是感温元件或引线接触不良引起。程序升温重复性差的Zda可能性是鼓风系统故障，其中风扇反转影响Zda，检查风扇是否反转，将电机接线对换一下问题可以得到解决。

四、结语

本文总结了气相色谱仪检定中常见的故障，并对故障的排除方法进行了详细的阐述，但是实际工作中还会遇到各种各样的气相色谱仪，气相色谱仪的内部构造和故障原因存在很大差异，需要检定人员不断积累工作经验以提高气相色谱仪的检定能力。