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色譜柱的安裝
發布時間:2019/2/14 15:22:28   點擊次數:3171次   下載鏈接:download

氣相色譜柱是氣相色譜設備應用的中心部件,而對色譜柱經心的維 護和細心的使用,不僅能延長色譜柱的使用壽命,自然也會保證應用的 達成。色譜柱維護內容包括色譜柱的安裝、儲存、再生等諸多方面。 

 

色譜柱的安裝

 

預安裝 首要的任務是我們需要了解色譜設備的基礎和其使用歷史,大多數色譜 分析問題的癥結并不是由色譜柱引起的,我們更看重的是儀器本身或使 用儀器的經驗。下面列出的是我們必須要知曉的內容:

 

- 色譜儀:是嶄新的還是使用過的 

- 色譜儀是否更換過使用地 

- 色譜儀是否閑置很久 

- 色譜儀最近是否維護(維修)過(包括氣路)

- 色譜柱性能是否有不正常的變化 - 參看色譜儀使用的記錄/日志

- 了解所用載氣的質量 預先對設備系統性能的了解對我們是非常有幫助的。

 

舉個明顯的例子, 如果開始不久色譜柱的使用就出現了諸如高流失、鬼峰、峰形拖尾、無 響應信號或基線噪聲很強等這些問題,同時色譜柱使用壽命急劇減少, 這些問題的起因一般與色譜柱無關,而是由于色譜設備中氣體泄漏、進 樣口污染、氣流不穩或檢測器噴嘴堵塞等問題引起的。

 

如果我們在使用過程中碰到了上述的問題,請依據設備廠商的建議進行 適當的調整:

 

- 使用高純度氣體,包括載氣和尾吹氣等

- 更換密封圈,進樣墊和襯管 

- 更換色譜柱上的密封卡套 

- 清潔噴嘴

- 在高溫下長時間優化色譜儀的進樣和檢測系統  

 

 

安裝 

 

排除了前段所述問題后,可以準備安裝色譜柱了。通常還是先要 把色譜設備使用記錄過一遍,對色譜儀以往的性能表現有個了解。這些 工作完成后,就可以安裝色譜柱了。 

下面是常規安裝步驟的簡要說明:

1.小心將柱子前后各半圈舒展開來,

2.將柱子輕松地掛在柱溫箱內。

3.將柱子兩端用專用切刀平均整齊地切去 3~5cm,注意千萬不能用 手去掰折。

4.徹底地檢查切口,如果切口不平整需要重新切割。

5.挑選完好無損的柱卡套和固定螺母。

6.將卡套和螺母裝在色譜柱兩端,

7.將色譜柱兩端分別安裝至進樣口和檢測器。色譜柱兩端進入進 樣口和檢測器的深度要根據儀器廠商的要求來設定。通常對于分流/不 分流進樣口,色譜柱深入程度約為 2~3cm;對于 FID 檢測器,色譜柱深 入程度約為 1~2cm。不要為了確保合適的深入程度而反復將柱端與設備 硬件碰觸,這樣會損壞色譜柱的端口,影響樣品的引入。

8.確定好端口的正確位置后,一手扶住色譜柱,用另一只手將柱 螺母固定擰緊。之后再用尺寸合適的扳手將螺母完全緊實。注意不能擰 過頭,否則色譜柱會被擠碎。同時要確保色譜柱端口進入進樣口的深度 符合儀器廠商的要求。

9.逐步設置好柱壓力和氣流參數。

10.重復第 8 項內容將色譜柱安裝至檢測器上,確保色譜柱端口進入 檢測器的深度符合儀器廠商的要求。

11.再次確保色譜柱完整安全地掛在柱溫箱內,不要將兩端的柱身展 開過多,不然過度展開的柱身會在熱循環中損壞。

12.調節載氣流量(按設備技術要求),常規設置數值如下表:

色譜柱內徑(mm)     流量范圍(ml/min)

0.53                 5-8

0.32                 1.0-2.5

0.25                 0.8-1.5 

0.2                  0.4-1.0

 

13. 檢測有無氣體的泄漏,盡量避免使用皂沫流量計。 

14.對進樣口和檢測器的溫度進行設置。 

15. 將柱溫箱溫度設置在 50~100℃。 

16. 開啟檢測器。 

17. 檢測穩定信號的級別,如果信號值太低或太高,有可能色譜柱沒 有安裝好,沒有密封好。 這里需要重新安裝色譜柱,有可能需要再次 對柱端口進行切割。注意在設備降溫后再進行操作,以免發生意外。 

18. 將色譜柱溫度升至高于色譜柱適用溫度上限    10~20℃左右,最少 保持 30 分鐘,對柱子進行老化,過夜老化最好。 

19. 檢查檢測器的響應信號,如果太高,可能還是有氣體泄漏的現象, 或是進樣口/檢測器有污染,變或是色譜柱有損壞。需要再次查找泄漏 點、重新安裝色譜柱、清潔進樣口/檢測器或者更換新我色譜柱。

20. 按方法進行分析條件的設置,開始工作。

 

正確無誤的色譜柱安裝是分析結果重復性和準確性的保證。小心 和謹慎不僅能保證成功地安裝,能對整個過程熟悉起來,并能在整個過 程中找出問題并有效地解決問題。 

 

 

色譜柱的儲存 

放置在柱溫箱內

保持柱內通氣,設置正確的柱溫箱溫度(一般是 100~150℃)。 

不放置在柱溫箱內 

用進樣墊將柱兩端密封,將柱子放回原包裝內。放置在隔潮、無 塵和無腐蝕性的環境中。不要放置在不穩定或震動的環境中。 

 

色譜柱的再生

推薦方法

將溫度設定至接近色譜柱最高適用溫度值,在恒溫狀態下對柱子 進行老化或烘烤,氣體流速 2 倍于正常的工作流速,保持 2 至 24 小時。 再生可以有效地去除樣品對柱子帶來的污染。切記不要在超過色譜柱適 用溫度上限的溫度環境下再生,如果載氣中有氧氣,這樣可能會加速色 譜柱的退化,會增加柱子對極性化合物的活性。 

 

多次溶劑進樣

在 50~100℃柱溫狀態下,重復進幾針純溶劑也可以對色譜柱進行 再生。切記不要把柱溫設置在溶劑的沸點以下,要避免溶劑在柱中保持 液體狀態,不然溶劑會將固定相溶解并洗脫出,色譜柱的惰性和其他性 能指標會快速降低。 

 

柱端切割 

將使用過的色譜柱兩端截去 0.1~1m,會有效提高色譜柱整體性 能。一般檢測器端的截斷長度要長于進樣口端的。調節設備的條件參數 以保持原保留時間的穩定。色譜柱切割后要再老化 30~120 分鐘。注意 不要過多或過長地切割色譜柱。

 

溶劑淋洗

 過去,我們常常會把色譜柱卸下,并向柱內注射淋洗溶劑,對色 譜柱進行再生。如今色譜柱使用越來越廣泛,我們不建議再采用這種再 生技術,如果有需要,可以采用在線多次溶劑進樣的方式替代這種陳舊 的再生方式。 如果真的需要進行溶劑的直接清洗,一定要使用高級別的淋洗溶 劑。對于 WAX 固定相的色譜柱,可以使用非水性溶劑;對于聚硅氧烷固 定相的色譜柱,使用已烷或甲苯即可。在低壓下淋洗體積大約是柱容量 的 2~3 倍。淋洗速度不能太快,壓力變換也不能太急,不然有可能會損 壞色譜柱。淋洗結束后,依據色譜柱允許的條件,使用干凈的氣體吹掃 色譜柱 30~60 分鐘,凈化色譜柱。

 

MS 型色譜柱的老化

MS 級色譜柱是一類專屬的色譜柱,在最高恒溫使用溫度條件下, 其柱流失的表現優于其他常規類型的色譜柱。由于 MSD 的操作比較復雜 和費時,所以制造廠商對 MS 級別的色譜柱的測試還是使用 GC-FID 系統。 由于 MSD 是在超高真空狀態下運行,所以新的 MS 色譜柱在剛剛安裝好 后其柱流失表現并不出眾,我們必需要小心完整地對其老化才能達到 MS 級別色譜柱的程度。

1. 在安裝新的 MS 色譜柱前,查看 MSD 上次開機后的工作狀況,如 自動調諧、背景噪聲、真空狀態、離子源的潔凈度和載氣過濾器的狀態 等等。更多的細節問題,請參看 MSD 廠商的使用指導說明。 

2. 將 MSD 系統放空,在安裝色譜柱前關閉設備電源。盡可能保持 MSD 腔體的清潔。 

3. 把完好無損、合適尺寸的的卡套和螺母裝在 MS 色譜柱上,將柱 兩端平整切去 3~5cm,并保證兩端 10~15cm 柱身的清潔。按設備的要求, 將柱子安裝在進樣口和 GC-MSD 傳輸口中。

4. 設置適當的載氣流量。

5. 設置柱溫至 50~60℃。

6. 將設備電源打開,啟動真空系統。 

7. 等真空系統開動起來,檢查設備中各處是否有泄漏的現象。 

8. 按設備要求對 MSD 的參數進行正確的設置。 第 9 至第 12 步可以按設備本身的具體要求進行設置。 

9. 等 MSD 的真空度達到要求,將柱溫箱溫度升至 100℃,并保持 30 分鐘。 10. 手動烘柱:(僅適用于 5MS 型) 烘柱子的溫度設置如下:60℃ 保持 30 分鐘,然后以 10℃/分鐘的速度升至 280℃, 保持 10 分鐘,以同樣的升溫速度再加熱至 300℃,保持 15 分鐘,再以 相同的升溫速度將溫度升至 325℃,保持 30 分鐘。 如果色譜柱原先不 是用在 MSD 設備上,請把原先與檢測器連接的一端截去一圈左右,再與 MSD 連接使用。 

11. 手動烘柱: (適用于其他類型的 MS 色譜柱 )烘柱子的溫度設 置如下:60℃保持 30 分鐘,然后以 10℃/分鐘的速度升溫至低于色譜柱 適用溫度范圍上限 20℃左右,保持 30 分鐘,最后再以同樣的速度將溫 度升至色譜柱適用溫度范圍上限,保持 30 分鐘。 

12. 在烘柱期間不要進行背景檢測、噪聲檢測、自動調諧和其他 MSD 方法的測試。 

13. 烘柱過程完全結束后,運行自動調諧查看結果檢測譜圖,18(水)、 28(氮氣)、32(氧氣)、79、207 和 281 應該有明顯的圖示。如果空 氣峰很明顯,設備中可能有泄漏的部分。 

14. 如果 207 的豐度低于調諧譜(如 PFTBA)豐度(如 219)的 5%, 請運行背景檢測。不然,請重復第 10 或 11 步對色譜柱進行再次程序加 溫。 

15. 如果出現不合理過長的準備時間,或是色譜柱有過高的流失現 象,請重復進行溶劑進樣。像已烷、甲苯和二氯甲烷都是常用的進樣溶 劑。進樣量約為 2~5μL,進樣時間約為 3~6 分鐘,進樣間隔約為 5~10 分鐘。柱溫箱溫度設置在色譜柱適用溫度范圍上限左右即可。 

16. 如果柱流失還是居高不下,將 MSD 傳輸線和溫度從 320/380℃降 至 250℃,再看看柱流失是否會下降。如果流失有明顯的下降,暫時傳 輸線的溫度就設置在 250℃。 

17. 經過了溶劑進樣,如果色譜柱的流失現象還是很嚴重,那么這 根色譜柱可能本身有缺陷或是被氧化破壞了。 

18. 偶爾可能是載氣氣路管線或是進樣墊處有泄漏。也可以更換卡套 或是確定使用的卡套是完整無損的,切記不要將卡套擰得過緊。同時需 要參考參看設備本身自帶的維護維修指南等資料。

MS 型色譜柱不需要過長的老化時間。如果色譜柱非正常流失現 象無法修正,最好換一根新的柱子。過長或過多的對 MS 型色譜柱進行 老化,可能會對 MSD 造成污染,還有可能由于氣路的泄漏或載氣中的氧 氣而損壞了色譜柱。

 

小貼士:

 

- 檢查載氣、供給壓力、氣體過濾裝置和氣路閥件等。 

- 一直保持有氣體通過 MS 色譜柱。 

- 檢查進樣墊或進樣裝置是否有泄漏,更換進樣墊。

- 檢查與 MSD 連接的卡套是否完整無損,安裝適合。

- 檢查色譜柱是否有損壞斷裂。

- 不要將與 MSD 傳輸線連接的柱螺母擰得過緊。

- 保證 MSD 使用功能正常。

- 保持 MSD 離子源和潔凈。

- 注意應用方法中柱溫箱溫度的要求和設置,盡量不要過長地在色譜 柱適用上限溫度環境中使用柱子,以避免流失的增加和柱壽命的減少。

 

PLOT 色譜柱的安裝和老化 

 

  1. 仔細從色譜柱兩端松開適當的長度,注意松開長度不能過長。

  2. 兩端各切去 1~5cm。

  3. 按不同品牌型號設備要求的深入程度將色譜柱安裝在進樣口 上。

  4. 先不要把色譜柱安裝在檢測器上。

  5. 設置適當的載氣流速,待柱中有氣體通過后皂沫手段快速檢測 色譜柱是否有破裂。 對于 0.53mm 內徑的色譜柱,建議流量設置在 6~10ml/分鐘;對 于 0.32mm 內徑色譜柱,建議流量設置在 2~4ml/分鐘。如果需要使用流 量計測定實際流速。

  6. 將未安裝在檢測器端的柱端放在柱溫內或朝向柱溫箱外。

  7. 設置一個簡單的升溫程序,常溫(較低溫度)保持 2~5 分鐘, 在 150℃處保持 10 分鐘,高溫(較高溫度)保持 10~30 分鐘。

  8. 降低柱溫箱溫度,如果需要重新檢測柱流量。將色譜柱安裝在 檢測器上,注意安裝時輕拿輕放,不要有大的震動或抖動。

  9. 啟動檢測器,測定是否有不正常的高噪聲信號出現。如果噪聲 過高,將檢測器端的色譜柱取下,再截去 1~5cm 后,重新安裝在檢測器 上。

  10. 重復簡單的升溫程序后,看噪聲是否降了下來,基線是否變得平 穩。

  11. 按要求老化色譜柱,以保證 PLOT 柱的活性和應有的信號水平。

 

故障排解

 

GC 不是一套簡單的系統,想要解決使用過程中出現的種種問題, 基本的理論和操作知識是必需具備的。如:方法的建立、樣品的制備、 設備的組成、色譜柱的使用、軟件的操作等等。這些內容相互之間有緊 密的關聯,互相影響。當出現問題時,常常不會是由單一原因引起的。 比如在更換色譜柱時我們可能會因為時間的關系,會快速簡單地處理過 程中出現的問題,但這往往會讓我們忽略這些出現變樣問題的根本原 因,所以這些問題還會時不時地重復出現。無論如何,有計劃和系統性 地學習和掌握相關知識和經驗,才有可能正確和徹底地解決遇到的故障 和問題。 

 

色譜柱退化的原因 

柱性能退化的根本原因有很多。多數與載氣中含有氧氣(氧化作 用)、熱損壞和樣品污染有關??梢韵纫罁懊娴乃悸穼欠袷菃栴} 的起因,以免浪費時間。下表列出了常見的一些問題、可能的起因和適 當的解決方案。要知道,正確地色譜柱安裝和設備的日常維護是延長色 譜柱使用壽命的最根本手段。

 

色譜柱退化的表現、原因和解決措施 

故障排解是一個很大的課題,包含了很多的問題,也有很多的解 決方案。我們只根據我們的經驗給出一些基本或常見的故障排解技 術。

1. 首先要明確和清楚問題的屬性。

2. 查找明顯的錯誤,避免忽略簡單的步驟。 經常查看操作程序的文件記錄,這些內部指引可以幫助我們加 強對設備和色譜柱的維護。

 

如下所列出的一些常規的關注點:

 

- 儀器條件:設備非正常斷電,進樣口、檢測器、柱溫箱和輔助裝置 的溫度設置,EPC/EFC 設置,閥件的開/關,電纜連接,柱溫箱加熱/溫 度傳感器等等。 - 維修維護記錄,有符合設備維護的時間安排嗎? - 軟件:軟件的功能是否正常使用和發揮。 - 樣品和進樣:樣品貯存期,樣品瓶開蓋時是否有樣品隨溶劑揮發而 損失,進樣口隔墊是否有泄漏。

- 載氣: 氣源中氣體是否耗盡或供氣壓力不足,閥件開/關,氣路是 否有泄漏,使用載氣的級別和質量,氣瓶的更換,氣路有不正確的連接 等等。 

3. 依據性能表現進行故障排解

 

● 基線 - 偏離:進樣口有泄漏,進樣口或檢測器連接處有松動,載氣有污染, 檢測器有污染,色譜柱有污染,進樣口或檢測器的溫度加熱區塊不穩 定。 

- 漂移:向下~色譜柱還未徹底老化,設備不穩定;向上~因氧化造成 色譜柱流失加大,設備中有污染點。

- 凸起:檢測器污染了,或是檢測器/進樣口/色譜柱中有灰塵,電子 噪聲。

- 噪聲:檢測器中有灰塵,檢測器氣體或氣流,色譜柱有污染或氧化, PCB。

- 偏移:進樣口中有碎屑,檢測器端色譜柱的安裝,載氣流量不穩定 (氣路有堵塞或泄漏)。 

 

● 色譜峰 - 無峰:色譜柱裂損,沒有正確安裝,沒有通載氣,檢測器未啟動, 進樣針有堵塞,沒有樣品引入,閥件開/關,錯誤的信號通道。

- 丟峰:進樣口/檢測器端的色譜柱沒有正確安裝,色譜柱有污染,進 樣口有污染,色譜柱選擇性變化,色譜柱氧化,溶劑效應,不新鮮的樣 品,不合適的進樣針/襯管。

- 展寬:樣品過載,分流比過低,分流閥關閉,樣品濃度過高,色譜 柱氧化,柱溫箱溫度過低,有色譜柱柱身在柱溫箱外,加熱區塊沒有正 確設置。

- 峰形過?。哼M樣口隔墊有泄漏,進樣針有堵塞,色譜柱安裝不正確 或柱連接處有松動,分流比設置不正確,襯管有污染(對于活性物質), 色譜柱有污染,色譜柱惰性弱,樣品瓶/進樣針質量不好,過低的柱溫 箱溫度。

- 拖尾:色譜柱惰性不強或是有污染,色譜柱安裝不正確(多為進樣 口處色譜柱的安裝出現問題),進樣口/檢測器污染,柱與柱的連接部 有問題,溶劑與色譜柱固定相的匹配性有問題,高溫狀態下色譜柱活性 提高,未知的活性化合物,樣品過載,色譜柱性能下降,色譜柱氧化。

- 前拖尾:樣品過載,樣品濃度過高,色譜柱性能下降, 由于設置錯 誤或堵塞導致不正確的分流比。 - 分叉:進樣技術不過關,樣品重復進樣,進樣口冷卻,色譜柱安裝 不正確,色譜柱切口不完整,襯管有污染,色譜柱選擇性變化,柱溫箱 溫度有變化。

 

● 洗脫和保留時間 - 洗脫順序的變化:色譜柱選擇性變化,溶劑效應,色譜柱與分析樣 品中不匹 配,柱溫箱溫度有變化,載氣流量有變化,設備內外部的污 染帶出的鬼峰,色譜峰鑒定錯誤。 - 保留時間漂移:進樣口有泄漏,載氣流量漂移/變化,柱溫箱溫度漂 移,色譜柱有污染,溶劑效應,色譜柱性能降低(固定相有損失或被氧 化)。

 

● 分離 - 分辨率降低:色譜柱選擇性變化,色譜柱內表面污染,柱溫箱溫 度 有變化,樣品引入過量,載氣流量變化,色譜柱性能降低。

 

4. 小貼士 - 要有過硬的色譜柱安裝技術和定期對安裝效果的檢查計劃。 

- 對問題的發生、屬性等等要有邏輯性和系統性的分析能力。 

- 對于明顯的失誤要及時地修正。 

- 多看看相關的文章,多向專家請教,能有效及時地解決問題。 

- 在設備使用過程中定期有計劃地對設備進行預防性維護。 

- 自己多學習,多向有經驗的老師討教,提高自已對設備故障排解的 能力。 

- 快速解決方案:重新安裝色譜柱,將色譜柱兩端平整切割,在高溫 下烘烤色譜柱,溶劑進樣,更換不同的溶劑。 

 

5. 色譜柱性能退化 色譜柱出廠前都經過嚴格的檢驗,以保證其出廠性能達標。在嚴 格的生產工藝控制和正確的安裝使用方式下,色譜柱應該有較長的使用 壽命。但是在實際使用環境中,多數色譜柱的使用壽命低于其應有的水 平。色譜柱性能的退化主要是因為: 

● 由于泄漏引起的氧化作用,載氣不純。

● 設備使用條件設置不正確 

- 溫度設置超過色譜柱適用溫度范圍的上限。 

- 過快的升降溫程序。 

- 安裝問題。 

- 不正確的預老化過程和后期使用。 

- 樣品過載。 

● 色譜柱污染 - 樣品中含有高沸點化合物。 

- 樣品中含有能與固定相反應的活性物質。 

- 設備或樣品中帶來的污染。 

- 累積了過多的水分 

● 使用了錯誤的/與固定相不匹配的溶劑 色譜柱性能退化的表象:

● 保留能力降低或消失

● 樣品承載能力下降 

● 色譜峰拖尾 

● 色譜峰峰高降低 

● 色譜峰形展寬 

● 色譜峰丟失 

● 分辨率下降 請細心維護和使用色譜柱,它不僅是檢測設備的核心部件,更是分析工 作成功的保證。

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