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气相色谱的7种检测器的使用

理化检验 气相色谱检测器 气相色谱检测器FIDTCDECDFPD
本文介绍了气相色谱中7种常见检测器(FID、TCD、ECD、FPD、NPD、CCD、PID)的用途、分类(按原理、测量性质、检测方式、是否破坏样品),并详细说明了尾吹气的使用方法和FID的注意事项,包括气体流量优化、安全操作和清洗维护。

📋 核心要点

📖 详细内容

被测组分经色谱柱分离后,是以气态分子与载气分子相混状态从柱后流出的,人肉眼不可能识别。因此,必须要有一个装置或方法,将混合气体中组分的真实浓度(mg/mL)或质量流量(g/s)变成可测量的电信号,且信号的大小与组分的量成正比。此装置称气相色谱检测器,其方法称气相色谱检测法。因此,气相色谱检测器是一种能检测气相色谱流出组分及其变化的器件。

1、氢火焰离子化检测器(FID)用于微量有机物分析;

2、热导检测器(TCD)用于常量、半微量分析,有机、无机物均有响应;

3、电子捕获检测器(ECD)用于有机氯农药残留分析;

4、火焰光度检测器(FPD)用于有机磷、硫化物的微量分析;

5、氮磷检测器(NPD)用于有机磷、含氮化合物的微量分析;

6、催化燃烧检测器(CCD)用于对可燃性气体及化合物的微量分析;

7、光离子化检测器(PID)用于对有毒有害物质的痕量分析色谱检测器分类;

(1)按原理可分为光学检测器(如,紫外、荧光、示差折光、蒸发光散射)、热学检测器(如,吸附热)、电化学检测器(如,极谱、库仑、安培)、电学检测器(电导、介电常数、压电石英频率)、放射性检测器(闪烁计数、电子捕获、氦离子化)以及氢火焰离子化检测器。

(2)按测量性质可分为通用型和专属型(又称选择性)。通用型检测器测量的是一般物质均具有的性质,它对溶剂和溶质组分均有反应,如示差折光、蒸发光散射检测器。通用型的灵敏度一般比专属型的低。专属型检测器只能检测某些组分的某一性质,如紫外、荧光检测器,它们只对有紫外吸收或荧光发射的组分有响应。

(3)按检测方式分为浓度型和质量型。浓度型检测器的响应与流动相中组分的浓度有关,质量型检测器的响应与单位时间内通过检测器的组分的量有关。

(4)检测器还可分为破坏样品和不破坏样品的两种。注意事项:

1、气相色谱检测器尾吹气的使用

尾吹气是从色谱柱出口处直接进入检测器的一路气体,又叫补充气或辅助气。填充柱不用尾吹气,而毛细管柱则大都采用尾吹气。这是因为毛细管柱的柱内载气流量太低(常规柱为1~3mL/min),不能满足检测器的最佳操作条件(一般检测器要求20mL/min的载气流量)。在色谱柱后增加一路载气直接进入检测器,就可保证检测器在高灵敏度状态下工作。尾吹气的另一个重要作用是消除检测器死体积的柱外效应。经分离的化合物流出色谱柱后,可能由于管道体积增大而出现体积膨胀,导致流速减缓,从而引起谱带展宽。加入尾吹气后就消除了这一问题。

那么,尾吹气流量多少合适呢?这要看所用检测器和色谱柱的尺寸而定。比如,用0.53mm大口径柱时,柱内流量可达15mL/min,这对微型TCD和单丝TCD 来说已经够大了,就没必要再加尾吹气了。而对于FID、NPD、FPD则需要至少10mL/min的尾吹气流量,对于ECD就需要20mL/min的尾吹气(ECD一般需要载气总流量大于25mL/min)。使用常规或微径柱时,尾吹气流量应相应增大。经验参考值为:FID、NPD、FPD需要柱内载气和尾吹气的流量之和为30mL/min左右。ECD则需要40~60mL/min。当需要在最高灵敏度状态下工作时,应针对具体样品优化尾吹气流量以及其他气体流量。一般情况下,尾吹气所用气体类型应与载气相同。

尾吹气流量是在安装好色谱柱后,在检测器出口处用皂膜流量计测定的。注意,测定尾吹气流量时要关闭其他气体(如,使用FID时要关闭空气和氢气),用0.32mm以下内径的色谱柱时,可不关闭柱内载气,这时测得的流量为柱内载气和尾吹气流量之和。

2、FID 使用注意事项

(1)FID虽然是准通用型检测器,但有些物质在此检测器上的响应值很小或无响应。这些物质包括水久气体、卤代硅烷、H20、NH3、CO、CO2、CS、CCl4等,所以,检测这些物质时不应使用FID。

(2)FID是用氢气和空气中燃烧所产生的火焰使被测物质离子化的,故应注意安全问题。在未接上色谱柱时,不要打开氢气阀门,以免氢气进入柱箱。测定流量时,一定不能让氢气和空气混合,即,测氢气时,要关闭空气,反之亦然。无论什么原因导致火焰熄灭时,应尽快关闭氢气阀门,直到排除了故障,重新点火时,再打开氢气阀门。高档仪器有自动检测和保护功能,火焰熄灭时可自动关闭氢气。

(3)FID的灵敏度与氢气、空气和氮气的比例有直接关系,因此,要注意优化。一般三者的比例应接近或等于l:10:l,如,氢气30—40 mL/min,空气300—400 ml/min,氮气30—40 ml/min。另外,有些仪器设计有不同的喷嘴分别用于填充柱和毛细管柱,使用时应查看说明书。

(4)为防止检测器被污染,检测器温度设置不应低于色谱柱实际工作的最高温度。一旦检测器被污染,轻则灵敏度明显下降或噪声增大,重则点不着火。消除污染的办法是清洗,

❓ 常见问题

Q: 气相色谱中尾吹气的作用是什么?流量如何确定?
A: 尾吹气用于毛细管柱,补充载气流量以满足检测器最佳操作条件(如FID需总流量约30mL/min),并消除检测器死体积导致的谱带展宽。流量取决于检测器和色谱柱尺寸:FID、NPD、FPD需柱内载气和尾吹气之和约30mL/min,ECD需40-60mL/min。尾吹气类型通常与载气相同。
Q: FID检测器使用中有哪些注意事项?
A: FID对永久气体、H2O、CO2等无响应,不适合检测这些物质。安全方面,未接色谱柱时勿开氢气,测流量时氢气和空气不能混合,火焰熄灭后立即关氢气。气体比例建议氢气30-40mL/min、空气300-400mL/min、氮气30-40mL/min。检测器温度不应低于色谱柱最高温度,污染后需用溶剂(丙酮、氯仿、乙醇)浸泡超声清洗喷嘴。

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