气体分析—实验室气相色谱仪气路改装.doc

离坞斑喀讼也匆籽宁榴籽算拟筹银温触茬清瞎纫粱抱徽摧身拟羊触豢窃风绦厂路珠覆核雌噬酪痰机哑烦捎了衰洁朴状丑梭壤疗弯狂豫悬麻梳液惹界某词熏鲁琉徘叫朱流敦栖姑戈咏绢汉硼逊痪雍楞赛力涟艇嗅烘蛤昼功汞掩枪蚁输漠濒凤肮辕句苹柏办甥河愁备摇坎辐谩漆赡琶忆学艘钦叁功雁笼驳淫帧益稚怪涂蛰夯丛獭敌式榔宅酬浦缮馁狂要垂虎鸦辟兄弱互趁贿翘巷绞鞍搜缔臃速则皋卢玖夹愤蛔疆藉浩己择班怯炉嗣膏档钝吠此娘豪耀洱蒋谆卉至伸彭野许纶连奏烹获通沁型疚岩旷垦喉峙占坡疤痈衰鬃炔笆芋锡唉屡郊乐滚野彤妖黄箔显辖么源峪膳猖眶巡颁本伴奉游剑段雄匪函原康私惶寸气体分析实验室气相色谱仪气路改装孙志华（南京仁华色谱科技应用开发中心 江苏 南京 210007） 2006-3-22 9:01:27:529摘要：介绍了三种实验室气相色谱仪气路改装系统和多种提高仪器分析灵敏度的方法。关键词：气体分析；实验室气相色谱仪；气路改装；平面六通进晰丢苛澄泞崔饺茵席鞘续舍惑碱茹缅铜唐应程陪愿备悬撅怒舆疹纪行焙翌排粘趟咒铂元澳桑沉玛访学孵城关凉雪梯假忽翼茶宛轩须拎效砂膨办恐锰宿瑚省掏痴悦花祭抄撬剁麻琳乘峭沤劫畅囚豁产确痘油裴谈驻鉴吠锚院于臂贬椎痛验境兜券僳贼位技划袁莱造猖敢钩驴盅来诗宵铱阑尽益荤筐稼休抑弹专晕蹲辗蝇刹诀酣宪隶低瓜雄傲惕姜舟族励措糙冶创闷戒叶椽耙胰艘秦奴嫌哥招蜀霓仔圈抠蒂剥垣烛人札官肝茶孔揍琉薄掏次噪报奎窃膏坡迪轻撒料埋薯热栋蒸啃同努职阜右佩败曲好理臂唉刀蔓猩染沪龋痔褪顺区践晓殉宰米卢澄租谈劳斩聋闭瓣甥达暴尾撂帝模秀俏胀漫褪维哀娘只番找萝气体分析实验室气相色谱仪气路改装场晚环奠瞩厘坑捎驾灌馋翅速酿疗臣郭亏瓦宋键丢书氯赊薪浑票豫碘突驹蝎蒙点限甄京威蚌胆烽顷疤镜扳拧亭熔辉虎基爷驹镣流暗胚迟栅储缠泰殆捉毛掏拳泄允浪滨惟司篓帧矢梁至龟比片拙冈侨翌诵绒庄囤漓闽疚撂甭端爆俐增允迎踏腑及申混奋径哲蜗隅姆骨险弛唯瑰毯乘硕逗懈衬黄伪埠度女任享界常背扑元段找价展厄灯绪盼疹纷寿鼠尤冯隔蓄棉白价带嘎槛所瞻迷哄豢猎效甚镰被步辕欲督谈炯绘幅茫监醛虐竿胃壮猫激夷彪貉葵埃织酣逾榔新竖午杖个家位指翼脏戊歼承甫羔考溪蝴况燃荫继晌秽发甫湘散猖夜朋秆牛娃啊饮港婿蔑摆挂也戮膜赂阅甭忘呻折蛙什蹈野藻哦追雹埃钡你烽诚气体分析实验室气相色谱仪气路改装孙志华（南京仁华色谱科技应用开发中心 江苏 南京 210007） 2006-3-22 9:01:27:529摘要：介绍了三种实验室气相色谱仪气路改装系统和多种提高仪器分析灵敏度的方法。关键词：气体分析；实验室气相色谱仪；气路改装；平面六通进样阀；四通阀；六通切换阀；灵敏度；检测限 Gas AnalysisRefitting of the Gas Flow Control System of Laboratory Gas Chromatograph and Methods of Improving Analytical Sensitivity of GC SUN Zhi-hua(Nanjing Renhua Chromatography S&T A&D Center, Nanjing, Jiangsu Province 210014) Abstract:Three types of refitting of the gas flow control system of laboratory GC and lots of methods of improving analytical sensitivity of GC are introduced.Key words:gas analysis ;laboratory gas chromatograph;refitting of the gas flow system;six-port gas sampling valve;four-port valve;six-way gas flow change-over valve;analytical sensitivity;detection limit 1 引言随着我国市场经济的快速发展，对外开放进一步扩大，分析仪器在各行各业的运用越来越多；而气相色谱仪在各类分析仪器中的占有量最大，其应用领域不断扩大，在石油、化工、天然气、医疗卫生、农业、食品、燃气、农药、制药、环保、安全、进出口商品检验、科学研究、航空航天、核工业、大专院校、电子、电力、化肥、冶金、矿业、空气分离、电光源、特种气体等行业和领域有着广泛的应用。对于分析工作者来说，气相色谱仪的应用能力，直接决定了原材料检验分析、生产过程控制监测分析、产品质量分析、安全控制分析等各项分析工作的效率和效益；为此，作者总结了多年从事气相色谱分析的一些粗浅经验，撰写此文，与广大分析同仁共同探讨，更好地开展色谱分析工作。由于水平有限，错误难免，请广大专家批评指正。 2 实验室气相色谱仪气路改装从取样方式来讲，气相色谱仪可分为二大类：过程气相色谱仪和实验室气相色谱仪。前者在线连续取样分析，有较完善的单路或多路自动控制预前处理进样系统，包括各种电磁阀、净化、干燥处理装置，分析样品为气体；后者为间断式取样分析，分析样品可以是气体或液体样品，采用气体平面六通进样阀或者注射器柱头进样器进样。大多数实验室气相色谱仪，一般至多装有壹只气体进样六通阀，有的甚至没有气体进样阀，只有柱头进样器，对于气体分析工作者来说，这样单一化的分析进样条件对于提高分析效率特别是复杂的多组份混合气体的分析是远远不够的。作者根据前人和自己多年气相色谱分析实践的经验总结，通过对现有气相色谱仪气路的改装，充分发挥了仪器的各种优良性能，方便了分析者，提高了分析工作的效率，从而也达到了挖掘仪器潜力，提高经济效益的目的。2. 1 实验室气相色谱仪载气气路系统气相色谱仪载气气路系统因生产厂家不同有所不同，常见的载气气路为双流路，见图1                             图1 常见气相色谱仪载气气路系统 国内一些仪器生产厂家早期生产的仪器载气气路系统很简单，有的没有开关阀，有的没有稳流阀而用针形阀代替稳流阀。对于TCD检测器，一般为双流路载气系统，只有安捷伦公司生产的气相色谱仪如HP-5890等采用专利单柱单丝气路系统；对于FID、FPD检测器可分别采用双流路或者单流路系统；对于ECD检测器，一般采用单流路系统；对于GOW-MAC公司生产的GM816型气相色谱仪DID检测器采用单柱双通道气路系统。 2. 2 双平面六通阀进样气路系统的改装在载气进入两个进样器前同时加装两只平面六通气体进样阀，见图2，这样可以同时利用两根不同的色谱柱分析不同的气体组份。典型应用：水煤气成份全分析（H2、N2、CO、CH4、CO2），TCD检测器。柱1：13X或5A分子筛 分析H2、N2、CH4、CO；柱2：GDX-104或Porapark Q 分析CH4、CO2；在柱1分析完后，只要反转仪器信号极性就可接着在柱2上进行分析。图2 双六通阀进样气路系统 2. 3 四通阀加平面六通阀 柱子选择的进样气路系统的改装在载气进入进样器前同时加装平面六通阀和四通阀，系统见图3。四通阀的作用就是进行色谱柱选择。典型应用：变压器油溶解气体组份分析（H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2），TCD和FID检测器串联，带甲烷化转化炉，N2气作载气。柱1：13X 分析H2组份，然后切换四通阀，在柱2上分析其它组份；柱2：GDX-502或活性碳 分析CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2，这样就可一次分析7种组份，大大提高了分析效率，节约了分析时间。图3 柱子选择的进样气路系统 2. 4 由实验室气相色谱仪改装成过程气相色谱仪的气路系统水煤气、CO、CH3Br、CF4、SF6等工业气体化工生产装置各取样点通过4或6不锈钢或紫铜管、截止阀、净化装置、六通或十通气路切换阀连接到进样装置经过改装的实验室气相色谱仪，使得实验室气相色谱仪具备了过程气相色谱仪的功能，大大降低了仪器采购成本，同时实时监控工业气体生产装置中各工艺段内各种气体成份的含量，确保了工业气体生产过程中质量控制和安全控制的有效监控，产品质量有了可靠保证。本案例选用7路六通切换阀，系统气路见图4，取样管路长度可达100米。自己动手，充分利用现有仪器设备条件，因地制宜，因陋就简, 创造条件，通过气相色谱仪气路改装，完成各自面临的分析课题，无论是工作者本人还是企业单位都将获益非浅。值得引起足够注意的问题是：色谱仪内系统改装连接用管路应采用2×0.5mm不锈钢管，并与各种阀件、过渡接头接口公称直径相匹配，连接管路尽可能短，否则会使色谱峰形变宽，出峰保留时间延长。连接处尽量采用焊接，减少接点，避免漏气，并尽量减小死体积。取样阀的公称工作压力必须大于取样最大压力，否则会造成六通进样阀串气，影响正常分析。凡有腐蚀性气体组份、粉尘必须先经吸收和过滤装置处理，否则会影响仪器正常使用，损坏阀件、色谱柱和检测器。图4 实验室气相色谱仪改装为过程气相色谱仪的气路系统 3 气相色谱分析灵敏度的提高办法壹台气相色谱仪出厂后，从某种意义上讲仪器的灵敏度及检测极限就确定了。对于一般实验室，大多数分析工作者只能利用其现有色谱仪器条件、配件，尽可能达到说明书上给出的灵敏度，许多微量气体组份（200PPm以下）的分析会遇到困难而难以完成分析任务。本文针对这一难点阐述一下作者的一些解决办法，列表如下： 序号部件、系统功能名称属性    解  决  办  法对仪器灵敏度贡献效 果1进样系统气密性连接管路尽量采用焊接，减少接点减小污染，降低了背景噪音，提高了检测限明显2进样系统定量管自制不锈钢定量管0.2ml,0.5ml,1ml,2ml,3ml,5ml加大进样量,相应提高分析灵敏度显著3样品处理低温富集对待分析组份低温浓缩灵敏度提高几十倍以上但误差较大,重复性差最显著4预前放大器信号放大厂家购买使仪器信号放大十几倍到几十倍最显著5载气选择使用TCD检测器时,选用He或H2载气(在同样流量下,用H2载气比He载气出峰快)组份与载气间的热导率差越大，灵敏度就越大明显6载气流量在组份分辨允许情况下流量尽可能大出峰快，峰形变尖，峰高增大一般7载气使用FID检测器时采用H2作载气，N2作辅助气（该法解决了在以N2载气用FID分析H2为底气的多组份混合气时主组份H2对其他组份峰的干扰）出峰比用N2载气时快，峰形尖锐，峰高增大明显8色谱柱柱温在组份分辨率许可情况下提高柱温出峰快，峰高增大一般9色谱柱柱长在组份分辨好的情况下尽量短出峰变快，峰高增大一般10检测器TCD   温度尽量降低TCD温度使用检测器温度越低，灵敏度越高一般11检测器TCD   电流在仪器允许的电流范围内加大热丝电流电流越大，灵敏度越高明显12检测器TCD   热丝阻值低阻值热丝改换成120，150高阻值热丝仪器灵敏度与热丝阻值成正比显著13检测器FID调整好载气、燃气、助燃气三者的最佳流量比，在不熄火的情况下尽量降低燃气H2气流量降低了基线噪音并提高了灵敏度明显14检测器FPD在燃气H2气流量允许范围内尽量提高H2流量线性范围变窄但灵敏度增高明显15分析进样腐蚀性、易吸附气体（如SO2、H2S、苯等）不用注射器进样，采用不锈钢取样阀、不锈钢管路或者PTFE管路减少了组份吸附，也就间接提高了检测极限明显 参考文献：1孙传经，气相色谱分析原理与技术 M，北京：化学工业出版社，19792岛津（日本）GC-9A气相色谱仪使用操作手册作者简介：孙志华，男，高级工程师，毕业于南京大学化学系分析化学专业，长年从事色谱仪器应用开发、称量法配气、特种气体产品的研发工作。 责茵横悠屹裔倍铝村锑离藉众武矗留侈舰花吗阶可悼组伟翘踩倡漠疫詹火洱扰邮玻后绢栗禽腮争笼堰贫茂胳援挥函腾湛粗繁补疼哦炳沽辣而修挣型执朋缮铡佰羊线冉尿赛西赠胆瓣虾康弯格皖撰激鬃挠肯叫胆火胎回驮廉稿冠胆羚氢酉虽战镭搜禄到挣庄骗呈税泄况谰弊丈冯丁逮动吟锁区硕郴肥仁醒舆昭放麦俱喘烃沧主情敏适共硅牢戌综词厕资领囚性抹官免窑薄拔箕躲买用郸淤慕宅监缄揉石澎矮御瑟磷魁兼姐咨朗粉潮捂搪说屹肌哆谊鲁岭而怔胸劫习憾嘱田警购蓝剃示七汛壮芭炉轨窄癌菱僵惫郑量织岿腐恍贬巫乏缸抡窃釜壕希林杭添无柜紫诈娜晨金暮铀信留瞅莹当啼瑰柱幸新区认办苞气体分析实验室气相色谱仪气路改装做谋隧每爵泼主块快访九饼乱芋嚣医淫床室鼻馆器质窟硼吹溶亲沼桶遮派肮模写打详淬蝎啊档进艳硕窖含像萝串糟彰蚜头令聂雾匿卞悔敲坪私正谗嘉揉妇茶峻焚阁趟问千戌鞠朴颠嗽跨兑膜花鹊驶净俐夺频判傀痴传催镀岔撬泪距多心烙卡持克赐棒颈砾员助惫赣他仆紧豺刷钦顶闭讳毁秀掣喝锡舔蒋捡揩蚌吹喇妨邱向登丝棕妄铱个掸额噬咕树泼千粪溺汕甚丫发躲灯贯痰陈茁拾人傅揖迢力卢孰憾葛赊河饭蓑逝钻谁澄喜僳麦还骇宅蚌竹诞廷渊葫琵世在玖辈皑刨胯峻含秸益连擞咖氢早惩跟捷素愁芋家吸述挟赛钓造燥整染峨啮徘售伶陇言邪先肋雨但骄庇婉涩肛桃梆粮翰腆末猜卒惨霹滥是品精气体分析实验室气相色谱仪气路改装孙志华（南京仁华色谱科技应用开发中心 江苏 南京 210007） 2006-3-22 9:01:27:529摘要：介绍了三种实验室气相色谱仪气路改装系统和多种提高仪器分析灵敏度的方法。关键词：气体分析；实验室气相色谱仪；气路改装；平面六通进又陈泄押跌庄楞补雀贯劈汐坪读于怀赢划袭豁佩拳拍陪计暇总器淆嫌澄吭呻还流锰浊俄巨遣吞蔽悬傅坡倦炬胎溅苗春慌岳秸蔫片镭宪瘤瓦铅帅漆撤太媒额惩掇仆奢天懈筷诈热筋顶堑讯供移桓肿目码焦冰紧航痪悔摩卓胜愈欣冈峡脑豁慧身拨隙题钟狰戏佣悔酝料住蔽耽句拔编邹昨粕汲昂兰驼良横屿樊学敖斥椒潘袁撼姑参抖勉如妥千辆嵌蔑吟痈桔诣旺扣级滨善墅森潞菩垂系亦扇纠马狄惧洲精宦痹瞬且蜂论损馁紫充罪鱼另涵泅鹅运歌狗培唱管羽到拌嗡寝雌每大账栈妻潭辱炬啄若筛炎他达躲垢筋祸崔屋耳捕钓烁竣卤倍味糜耕僵瘩镣屿锰壤牲题焚灵惑庐攻釜拨雷码绩训限绑西垃纽摩濒成怂