[凱達課堂]氣體純度對氣相色譜分析影響因素及解決方案

氣相色譜儀的氣路系統，是一個載氣連續運行、管路密閉的系統。氣路系統的氣密性，載氣流速的穩定性，以及流量測量的準確性都對色譜實驗結果有影響，需要注意控制。

氣相色譜中常用的載氣有：氫氣、氮氣、氦氣、氬氣和空氣。

這些氣體除空氣可由空壓機供給外，一般都由高壓鋼瓶供給。通常都要經過凈化、穩壓和控制、測量流量。

一、原因

氣相色譜分析時，氣體純度對結果影響的原因，主要可從以下幾個方面考慮：

① 分析對象  待分析混合物中如果含有可能被還原或者被氧化的化合物時，載氣中如果摻雜有還原性成分氫氣或氧化性成分氧氣等，進樣口高溫下，可能發生反應，如氣體雜質中的水使氯硅氧烷樣品水解，就會影響分析。

② 儀器系統  載氣或輔助氣中如果含有雜質，可能會污染系統，或在系統中沉積，影響儀器壽命，同時還可能產生鬼峰等，如壓縮機機油帶入載氣。

③ 色譜柱  不純的載氣，因水和雜質氧的存在，容易導致色譜柱柱流失增大或涂膜氧化，從而減少色譜柱壽命，影響色譜分析。如載氣中雜質水能使親水性固定液如聚乙二醇等的保留值增加，甚至使聚脂類固定液分解；載氣中雜質氧含量過高除了影響極性和非極性固定液柱的保留特性外，還可能使PEG固定液斷鏈，有時某些氣體雜質和固定液相互作用會產生假峰干擾分析結果。

④ 色譜圖  氣體純度可能導致色譜圖異常，如鬼峰、負峰、基線升高、柱流失等，最終影響分析效果。如載氣中含有較重雜質時，在進行程序升溫操作中，雜質在低溫時保留在色譜柱中，當柱溫升高時不但引起基線漂移，還可能在譜圖上出現比較寬的“假峰”。

⑤ 檢測器  載氣不純，同樣會影響檢測器性能和壽命，輔助氣不純，會增大背景噪聲，縮小檢測器的線性范圍，嚴重的甚至會污染檢測器。對于FID，水汽會影響分析結果和檢測器的壽命，有機雜質會使檢測器噪聲變大，不利于微量、痕量分析；水汽會使TCD信噪比減小、無法調零、線性變窄等，同時水蒸氣對ECD和TCD的壽命影響很大；氣體中氧含量過高時，使檢測器元件在高溫時加速老化，減少壽命，影響靈敏度等。

最后，氣體純度選擇應掌握以下原則，即微量分析比常量分析要求高，毛細管柱分析比填充柱分析要求高，程序升溫分析比恒溫分析要求高，濃度型檢測器比質量型檢測器要求高，配有甲烷裝置的FID比單FID要求高，中高檔儀器比低檔儀器要求高。氣相色譜所用的氣體有載氣和輔助氣，氣體的純度都要求是高純級，一般要求達到99.995%。

二、解決方案

當發現氣體（載氣和輔助氣）純度不夠，而影響譜圖分析時，除了更換為更高純度的氣體外，還可以從以下方面來解決：

① 分析對象 盡量避免用GC分析在高溫下容易發生氧化、還原、水解的化合物成分，避免樣品組分失真甚至消失而影響結果分析。

② 儀器系統 裝機前，載氣和輔助氣管路要清洗干凈，并且氣體一定要安裝過濾凈化裝置，吸附氣體中殘存的干擾成分，同時注意過濾凈化裝置是否失效，并避免氣路調節閥受到污染而使調節精度降低，氣路污染影響儀器的靈敏度、損害儀器等。

③ 色譜柱 為了避免載氣中雜質的影響，可在分析柱前，連接上一段1m左右的同類型色譜柱，作為保護柱，一段時間后，更換前端保護柱就可以，避免分析柱壽命縮短；或者運行一段時間后，將分析柱截掉1m左右，去除性能降低的部分色譜柱。

④ 色譜圖 當發現因為載氣或輔助氣純度不夠，而影響色譜圖分析時，可通過溶劑空白樣品，進行空白譜圖扣除，以優化待分析樣的色譜圖。

⑤ 檢測器 儀器運行一段時間后，進行對檢測器的老化，必要的時候，需要進行拆洗，可以去除因為載氣和輔助氣不純而殘存在檢測器里的干擾雜質。

實際操作時，要根據檢測器的噪聲水平判斷氣體的純度。如對ECD，載氣不純、雜質多如含氧量高，會導致檢測器明顯噪聲大、靈敏度降低、線性范圍變窄，甚至基線顯著飄移、出現倒峰等。對FID，如出現基線飄移，應先降低柱溫以排除柱固定相流失的情況，如固定相無流失，要判斷載氣氮氣純度，先暫時關閉載氣和尾吹氣，如果基線穩定性變好，說明是氮氣氣路有污染，可能是氮氣純度不夠、或載氣凈化器失效，也可能是氣路部分被污染；更換新氮氣鋼瓶，若基線變好，說明是氣體純度不夠，若沒有變化，則查看載氣凈化器是否已經失效、過載，可更換為新的氣體凈化器，若基線短時間內穩定，說明氣體凈化器過載需更換，如基線噪聲沒有明顯變化，則說明氣體管路被污染，需清洗或更換管路等。