《临床检验仪器学》课程教学资源（实验指导）实验11 气相色谱仪的使用与性能测试.doc_大学文库

典型的气相色谱仪主要由气路系统、进样系统、分离系统（色谱柱）、检测系统、温度控制系统、数据处理、记录系统及电源、电子线路等构成。其结构示意见图 11-1。气相色谱仪的性能检查主要包括柱箱温度稳定性、程序升温重复性、基线噪声、基线漂移、灵敏度或检测限的检定。按照国标 JJG700-1999 的要求，气相色谱仪的主要技术指标应符合表 11-1 的要求。不论是气相色谱仪，还是液相色谱仪，基线噪声、基线漂移、检测限都是三个最重要的指标，而对它们的检定只需使用标准物质即可进行。表 11-1 气相色谱仪的主要技术指标鉴定项目 TCD* FID* FPD* NPD* ECD* 1 载气流速稳定性（10min） 1% - - - 1% 2 柱箱温度稳定性（10min） 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 3 程序升温重复性 2% 2% 2% 2% 2% 4 基线噪声 ≤0.1mv ≤1×10-12A ≤5×10-12A ≤1×10-12A ≤0.2mv 5 基线漂移（30min） ≤0.2mv ≤1×10-11A ≤1×10-10A ≤5×10-12A ≤0.5mv 6 灵敏度 ≥800mV.ml/mg - - - - 7 检测限 - 5×10 -10g/s ≤5×10-10g/s（硫） 5×10-12g/s（氮） ≤5×10-12g/ml ≤1×10-10g/s（磷） 1×10-11g/s（磷） 8 定量重复性 3% 3% 3% 3% 3% 9 衰减器误差 1% 1% 1% 1% 1% *注：TCD：热导池检测器；FID：氢火焰离子化检测器；FPD：火焰光度检测器；NPD：氮磷检测器，又称为热离子检测器（TID）；ECD：电子捕获检测器实验步骤（一）气相色谱仪的基本操作 1. 依照顺序开机，自检完毕后进入主菜单操作界面； 2. 设定各部件（包括柱箱、进样器和检测器）的温度，设置测定检测器； 3. 调节载气总流量调节阀调整流量压力；打开信号输出通道，输出图谱； 4. 进入柱箱程序升温项，设定升温程序； 5. 进样分析和数据处理；实验完毕。 6. 切断检测器电流（或熄灭火焰），关闭色谱柱箱、进样器、检测器的温度

控制，待各部温度冷却到接近室温后，关闭气源总阀，切断主机电源。（二）性能测试 1.载气流速稳定性检定（1）检定原理：载气流速是影响色谱分离的重要操作之一，必须经常测定其稳定性。色谱仪上的转子流量计，用以测量气体体积流速，但转子高度与流速并非简单的线性关系，且与介质有关。故需用皂膜流量计加以校正。视体积流速（ F CO）：用皂膜流量计在柱后直接测得的体积叫视体积流速。它不仅包括了载气流速，且包括了当时条件下的饱和蒸汽流速。实际体积流速（FCO）： Pc Po Pw Fco F co − =  PO：大气压（mmHg）；PW：室温下的饱和水蒸气压（mmHg）。校正体积流速（FC）：由于气体体积随温度变化，而柱温又不同于室温，故需作温度校正。 FC =FCO Ta Tc (TC：柱温，K；Ta：室温，K) 平均体积流速（ Fc ）：气体体积与压力有关，但色谱柱内压力不均，存在压力梯度，需进行压力校正。 Fc =FC 2( / ) 1 3( / ) 1 3 2 − − Pi Po Pi Po Pi：柱入口处载气压力；Po：柱出口处载气压力。（计算时 Pi、Po 单位要相同）（2）载气流速的测定及校正 ①将柱出口与热导检测器相连，在皂膜流量计内装入适量皂液，使液面恰好处于支管口的中线处，用胶管将其与载气相连；②开启载气，调节载气压力至需要值，调节转子高度，一分钟后轻捏胶头，使皂液上升封住支管即会产生一个皂膜；③用秒表记下皂膜通过一定体积所需的时间，换算成以 mL/min 为单位的载气流速；④用上述方法，依次测定转子流量计高度为 0、5、10、15、20、25、 30 格时的体积流速，然后测定另一气路的流速；⑤再分别测量以氢气为载气的气路的流速；⑥以转子流量计上转子的高度为横坐标，以视体积流速为纵坐标，绘制转子流量计的校正曲线，同时记录载气种类、柱温、室温、气压等参数；⑦

根据视体积流速，计算出实际体积流速： Po Pc Pw Fco F co − =   ； ⑧求出在柱温条件下载气在柱中的校正体积流速： Ta Tc Fc = Fco ； ⑨选择适当的载气流速，待稳定后，用流量计测量，连续测量 6 次，求其平均值的相对偏差。 2.温度检定（1）柱箱温度稳定性检定：把铂电阻温度计的连线连接到数字多用表（或色谱仪检定专用测量仪）上，然后把温度计的探头固定在柱箱中部，设定柱箱温度为 70℃。加热升温，待温度稳定后，观察 10min，每变化一个数记录一次，求出数字多用表最大值与最小值所对应的温度差值。其差值与 10min 内温度测量的算术平均值的比值，即为柱箱温度稳定性指数。（2）程序升温重复性检定：按“柱箱温度稳定性检定”条件和方法进行程序升温重复性检定。选定初温 50℃，终温 200℃。升温速率 10℃/min 左右。待初温稳定后，开始程序升温，对偏差，其值应≤2%。结果按下式计算。 t t t max − min 相对偏差= 式中，tmax 表示相应点的最大温度； tmin 表示相应点的最小温度； t 是相应点的平均温度。 3.TCD 性能检定（1）检定条件：各检测器性能检定条件见表 11-2。表 11-2 各检测器性能检定条件一览表检测器检定条件 TCD FID FPD ECD NPD 色谱柱液体检定：填充柱：5%OV-101，80～100 目白色硅烷化载体（或其他能分离的固定液和载体），长 1m。毛细管柱：0.53mm 或 0.32mm 口径。气体检定：60～80 目分子筛或高分子小球，填充柱或毛细管柱。载气种类 N2、H2、He N2、H2、He N2、He N2、H2、He N2、He 载气流速（ml/min） 30～60 50 左右 50 左右 30～60 50 左右燃气 — H2，流速选适当值 H2，流速选适当值 — H2，流速按仪器说明书要求选择助燃气 — Air，流速选适当值 Air，流速选适当值 — Air，流速按仪器说明书要求选择

柱箱温度 70℃左右（液体检定） 30℃左右（气体检定） 160℃左右（液体检定） 50℃左右（气体检定） 210℃左右 210℃左右 180℃左右气化室温度 120℃左右（液体检定） 120℃左右（气体检定） 230℃左右（液体检定） 120℃左右（气体检定） 230℃左右 230℃左右 230℃左右检测室温度 100℃左右 230℃左右（液体检定） 120℃左右（气体检定） 250℃左右 230℃左右 230℃左右桥（电）流或热丝温度选灵敏值 — — ≥lnA（或自动调节） — 量程 — 选最佳档选最佳档选最佳档选最佳档背景 — — — — 选择适当注：1.用毛细管柱检定应采用不分流进样。载气流速：0.53mm 口径柱为 6ml/min～15ml/min，0.32mm 口径柱为 4ml/min～ 10ml/min，补充气流速适当选择。 2.在 NPD 检定前应先老化。老化方法参考仪器说明书。 3.载气纯度：对 TCD、FID 为不低于 99.995%，对 FPD、ECD、NPD 为不低于 99.999%。燃气纯度不低于 99.99%，助燃气不得含有影响仪器正常工作的灰尘、烃类、水分及腐蚀性物质。（2）线噪声和基线漂移检定：按表 16-2 的检定条件，选择灵敏档，设定桥流或热丝温度，待基线稳定后，调节输出信号至记录图或显示图的中部，记录基线半小时，测量并计算基线噪声和基线漂移。（3）灵敏度检定：根据仪器的具体用途，可按下面方法①或②进行检定。 ①用液体标准物质检定按表 16-2 的检定条件，待基线稳定后，用校准的微量注射器，注入 1μl～2μl 浓度为 5mg/ml 或 50mg/ml 的苯-甲苯溶液，连续进样 6 次，记录苯峰面积；②用气体标准物质检定按表 16-2 的检定条件，进入 1%mol/mol 的 CH4 / N2、CH4 / H2、或 CH4 / He 标准气体，连续进样 6 次，记录甲烷峰面积。（3）灵敏度的计算 W AF S C TCD = 式中，STCD 表示 TCD 灵敏度（mV•ml/mg）；W 是苯或甲烷的进样量（mg）； A 表示苯峰或甲烷峰面积算术平均值（mV•min）； Fc 表示校正后的载气流速（ml/min）。用记录器记录峰面积时，苯峰或甲烷峰的半峰宽应不小于 5mm，峰高不低于记录器满量程的 60%，按公式计算峰面积 A：A = 1.065C1C2A0K 式中，A 是苯峰或甲烷峰面积（mV•min）；C1 是记录器灵敏度（mV/cm）；