一文讀懂氣相色譜儀故障排除經(jīng)驗整理

氣相色譜儀器故障排除方法之部件的清洗

一、 氣路管路、進樣器、注射器的清洗

清洗氣路連接管時，應(yīng)首先將該管的兩端接頭拆下，再將該段管線從色譜儀中取出，這時應(yīng)先把管外壁灰塵擦洗干凈，以免清洗完管內(nèi)壁時再產(chǎn)生污染。清洗管路內(nèi)壁時應(yīng)先用無水乙醇進行疏通處理，這可除去管路內(nèi)大部分顆粒狀堵塞物及易被乙醇溶解的有機物和水分。在此疏通步驟中，如發(fā)現(xiàn)管路不通，可用洗耳球加壓吹洗，加壓后仍無效可考慮用細(xì)鋼絲捅針疏通管路。如此法還不能使管線暢通，可使用酒精燈加熱管路使堵塞物在高溫下炭化而達(dá)到疏通的目的。

用無水乙醇清洗完氣路管路后，應(yīng)考慮管路內(nèi)壁是否有不易被乙醇溶解的污染物。如沒有，可加熱該管線并用干燥氣體對其吹掃，將管線裝回原氣路待用。如果由分析樣品過程判定氣路內(nèi)壁可能還有其它不易被乙醇溶解的污染物，可針對具體物質(zhì)溶解特性選擇其它清洗液。選擇清洗液的順序應(yīng)先使用高沸點溶劑、而后再使用低沸點溶劑浸泡和清洗?？晒┻x擇的清洗液有萘烷、N、N-二甲基酰胺、甲醇、蒸餾水、丙酮、乙醚、氟里昂、石油醚、乙醇等。

對進樣器（包括汽化室）的清洗應(yīng)以疏通為先導(dǎo)。通常在進樣器中的堵塞物是進樣隔墊的碎片，樣品中被炭化了的高沸點物，對這些固態(tài)雜質(zhì)可用不銹鋼捅針疏通，然后再用乙醇或丙酮沖洗。為了使清洗更徹底，可選用2：1：4的H2SO4/HNO3/H2O混合溶液先對進樣器清洗，然后再用蒸餾水，最后再用丙酮、或乙醇清洗。清洗完后烘干，裝上儀器通載氣半小時，加熱到120℃待幾小時后即可正常工作。在拆裝進樣器時需注意不要碰斷加熱器引線或使引線碰到外殼；測溫元件也應(yīng)在裝回進樣器之后，按原先測溫點裝回。通常測溫元件和進樣器加熱體是緊密接觸的，如距離過大將會造成過高的汽化溫度。

注射器使用前可先用丙酮清洗，以免玷污樣品，但最好還是用待注射樣品對注射器本身做一二次清洗。清洗時只能吸入樣品，排出樣品時要在樣品瓶之外。注射器在使用結(jié)束后要立即清洗，以免被樣品中的高沸點物質(zhì)玷污。一般常用下述溶液依次清洗：5%氫氧化鈉水溶液、蒸餾水、丙酮、氯仿，最后用真空泵抽干。

二、檢測器的清洗

在色譜儀操作過程中，檢測器有時會被流失的固定相及樣品中的高沸點成分、易分解或有腐蝕性的物質(zhì)玷污。此時應(yīng)對檢測器進行清洗。清洗時可分三種情況：

第一種是玷污物質(zhì)僅限于高沸點成分，通?？蓪z測器加熱到最高使用溫度后，再通入載氣，即可清除。

第二種情況是檢測器僅存在程度較輕的玷污，此時可用蒸汽清洗的方法。過程是在進樣口注入幾十微升蒸餾水或丙酮等溶劑，待1~2小時后，檢查基線是否平穩(wěn)即可。

第三種情況是在上述兩種簡單方法不能解決問題時所采用的徹底清洗方法，此方法要求拆裝檢測器，同時還要選擇適宜的溶劑，即所選擇的溶劑，既要能溶解玷污物，又不對檢測器造成新的污染和損壞。此時清洗過后的部件不要直接用手摸。

1、熱導(dǎo)檢測器（TCD）的清洗

將丙酮、乙醚、十氫萘等溶劑裝滿檢測器的測量池，浸泡一段時間（約20分鐘）后傾出，反復(fù)進行多次至所傾出的溶液比較干凈為止。當(dāng)選用一種溶劑不能洗凈時，可根據(jù)玷污物的性質(zhì)先選用高沸點溶劑進行浸泡清洗，然后再用低沸點溶劑反復(fù)清洗。洗凈后，加熱趕去溶劑，將檢測器裝回到儀器上，再加熱通載氣沖洗數(shù)小時后，即可使用。

2、氫火焰離子化檢測器（FID）的清洗

當(dāng)FID玷污不太嚴(yán)重時，可不必卸下清洗，此時只需要將色譜柱取下，用一根管子將進樣口與檢測器聯(lián)接起來，然后通載氣將檢測器恒溫升至120℃以上。再從進樣口中注入20微升左右的蒸餾水，接著再用幾十微升乙醇或氟里昂113溶劑進行清洗（用丙酮也可，但應(yīng)注意，有的色譜儀氫焰室中噴嘴不適宜用丙酮清洗）。在此溫度下保持1~2小時檢查基線是否平穩(wěn)，若仍不理想，可重復(fù)上述操作或按下面方法處理。

當(dāng)玷污比較嚴(yán)重時，須拆下檢測器清洗。方法是先拆下收集極、極化極、噴嘴等，若噴嘴是石英材料制成的，先將其放在水中進行浸泡過夜；若噴嘴是不銹鋼等材料做成，則可與電極等一起，先小心用300~400號細(xì)砂紙打磨，再用適當(dāng)溶劑（如1：1的甲醇與苯）進行浸泡。也可用超聲波清洗，最后用甲醇洗凈，放置于烘箱中烘干。注意勿用氯仿、二氯甲烷一類的含鹵素的溶劑。以免與聚乙烯材料作用，導(dǎo)致噪聲增加。

清洗后的各部件，要用鑷子取，勿用手摸。烘干后裝配時也要小心，否則會再度玷污。裝入儀器后，先通載氣半小時，再點火升高檢測室溫度，最好先在120℃保持幾小時之后，再升至工作溫度。

氣相色譜儀器故障排除方法之熱導(dǎo)池檢測器

一、橋電流故障

在熱導(dǎo)池通載氣的前提下，打開橋電流開關(guān)，調(diào)節(jié)橋電流控制旋鈕。橋電流應(yīng)能穩(wěn)定地調(diào)到預(yù)定值。如果調(diào)整過程中發(fā)現(xiàn)電流調(diào)不上去，特別是熱導(dǎo)池處于高溫時，橋電流調(diào)不到最大額定值，即可認(rèn)為是橋電流調(diào)不到預(yù)定值故障。

此種故障的產(chǎn)生有下面幾個：熱導(dǎo)單元連線沒接對；熱導(dǎo)池中熱絲斷開或引線開路；橋路穩(wěn)壓電源有故障；橋路配置電路斷開或電流表有故障。

二、基線調(diào)零故障

橋電流調(diào)好并穩(wěn)定后，分別調(diào)整熱導(dǎo)調(diào)零的各旋鈕，使記錄器上的基線指示回到零點。如果無論怎樣調(diào)整各旋鈕，基線都無變化或調(diào)不到零位，則認(rèn)為熱導(dǎo)調(diào)零有故障。

熱導(dǎo)不能調(diào)零故障產(chǎn)生的原因有下述幾個：熱絲阻值不對稱或引線接錯；熱絲碰壁或污染嚴(yán)重；調(diào)零電位器引線開路；記錄儀開路或無反應(yīng)；雙氣路流量相差太大。

排除熱導(dǎo)不能調(diào)零故障，可按下列步驟進行：

（1）衰減擋試驗：在發(fā)現(xiàn)基線相對于零點有一偏移時，將衰減擋由小到最大調(diào)整，觀察基線偏離是否逐步減少。

（2）調(diào)零旋鈕作用檢查：分別旋動粗、中、細(xì)調(diào)旋鈕，觀察基線有否反應(yīng)。

（3）雙路流量檢查：在氣路試漏的基礎(chǔ)上，用皂膜流量計分別測試兩氣路的流量值，觀察是否相差太大。

（4）熱絲阻值間誤差檢查：對熱導(dǎo)池各級熱絲引出端插座進行電阻阻值測量。一般說來，各組熱絲之間阻值的差值不應(yīng)超過0.2~0.5Ω，如超出此值，應(yīng)按（6）處理。

（5）熱絲碰壁或玷污：熱絲碰壁可通過測量熱絲與池體之間的絕緣電阻加以證實。熱絲的嚴(yán)重玷污可通過對熱導(dǎo)池池體的清洗而消除或部分消除，具體步驟見檢測器的清洗一節(jié)。

（6）熱絲不對稱或引線接錯：這通常發(fā)生于修理熱導(dǎo)池電路之后，遇到此種情況需仔細(xì)檢查熱絲引出線間的聯(lián)接。正確的接法是四個熱絲構(gòu)成一個橋路，而且橋路中兩上對臂的熱正好位于同一氣路。

（7）雙路流量相差太大或氣路泄漏的處理：兩路流量相差過大可通過調(diào)節(jié)氣路控制閥加以解決，但此時兩氣路不應(yīng)有泄漏。

（8）調(diào)零電路有開路。

（9）記錄器開路或無反應(yīng)。

三、基線噪聲與漂移

造成熱導(dǎo)檢測器基線不穩(wěn)定的原因很多，大約有幾十種，常見的有：

（1）電源電壓太低或波動太大、同一相上的電源負(fù)載變動太大；

（2）氣路出口管道中有冷凝物或異物；

（3）儀器接地不良；

（4）柱室溫控不穩(wěn)、檢測室溫控有波動或漂移；

（5）載氣不干凈、氣路被污染、載氣氣路中漏氣、載氣壓力過低或快用完；

（6）穩(wěn)定閥、穩(wěn)流閥控制精度差；

（7）雙柱氣路相差太大，補償不良；

（8）載氣出口有風(fēng)或出口處皂膜流量計中有皂液；

（9）柱填充物松動；

（10）機械振動過大；

（11）橋路直流穩(wěn)壓電源不穩(wěn)；

（12）柱中固定相流失；

（13）載氣流速過高；

（14）橋路配置電位器接觸不良；

（15）熱導(dǎo)池污染；

（16）熱敏元件局部過熱；

（17）電源插頭、引線接觸不良、換檔波段開關(guān)接觸不良；

（18）鎢絲沒老化、熱敏元件鎢絲碰壁；

（19）橋電流過大。

在色譜儀出現(xiàn)基線不穩(wěn)故障時，首先要搞清楚色譜儀氣路是否存在污染現(xiàn)象。這不但是因為氣路中氣流不干凈能直接影響基線的穩(wěn)定性，而且更為普遍的是在氣路中不干凈的條件下，許多本來在氣路干凈時對基線穩(wěn)定性影響很小的因素（如氣流流量變化、控溫波動等）對基線的穩(wěn)定性影響卻會突然增大。這就是氣路污染與其它不穩(wěn)定性的交互作用。

下面步驟是在確定氣路存在污染的前提下，對氣路采取的一系列措施，引起污染的原因有三種，即固定相流失、氣路管路被雜質(zhì)玷污及載氣不純。

為了更進一步區(qū)分故障根源，可按下述檢查步驟進行之：

（1）降低柱溫。由于色譜柱中固定液的流失量與柱溫是指數(shù)式關(guān)系。因此降低柱溫將能大幅度減少固定液的流失量。如在柱溫下降時基線變穩(wěn)，則說明柱流失原來太大，需根據(jù)具體分析條件進一步處理。

（2）是否允許柱子有較大的流失。在某些分析方法的限定下，不得不允許柱子有一定的流失，這時可考慮適當(dāng)提高儀器其它部分的穩(wěn)定性，使整個分析方法能得以實現(xiàn)。

（3）對柱流失大進行處理。首先應(yīng)懷疑柱子是否充分老化，這可在升高柱溫條件下進一步老化色譜柱后，在操作溫度下觀察基線能否變好而加以證實。如老化處理無明顯效果，可在柱溫處于150℃以上條件下，注入幾針蒸餾水作清洗試驗（每針進水量可在10~20微升左右）。在用水蒸氣清洗之后，如有效果，可認(rèn)為色譜柱有雜質(zhì)污染；如水蒸氣清洗無效果，須考慮更換新的色譜柱了。

（4）柱后氣路試漏。色譜柱到熱導(dǎo)檢測器之間的管路，包括熱導(dǎo)檢測器本身的氣路不應(yīng)有泄漏。如該處有泄漏，空氣中的氧氣將會從泄漏處滲到氣路中去，影響基線穩(wěn)定性，嚴(yán)重的會腐蝕鎢絲，使之受到永久性損傷。柱后試漏的方法十分簡單，只要堵住熱導(dǎo)池出口，觀察相應(yīng)氣路的流量計轉(zhuǎn)子是否降到零即可。

（5）更換過濾、凈化器。色譜儀載氣氣路上的過濾、凈化器在使用一段時期之后要活化或更換。在載氣氣源不干凈時更應(yīng)及時換新。在過濾、凈化器換新之后再觀察基線穩(wěn)定性的變化情況。如基線明顯變好說明載氣純度不夠，或者是過濾、凈化器失效。

（6）載氣不純。盡管純度不高的氣源經(jīng)過一個良好的過濾、凈化器之后，可以作為一個雜質(zhì)含量少的高一級氣源而使用。但是這樣會影響過濾、凈化器的使用期限，而且氣源所含雜質(zhì)愈多，過濾、凈化器可使用的期限愈短。因此，徹底的辦法還是選用純度高的載氣氣源并附加上有效的過濾、凈化器。這樣可保證基線盡可能的穩(wěn)定，而其正常應(yīng)用期限可達(dá)一年之久。

（7）清洗氣路管路玷污。清洗氣路管路的玷污時可先進行蒸餾水或乙醇的注樣清洗。方法是使整個系統(tǒng)升溫到150℃以上，再在進樣器多次用注射器注入10~20微升的蒸餾水或乙醇，待相應(yīng)的峰出完后，觀察基線的穩(wěn)定性。如基線明顯變好，可認(rèn)為管路僅有輕微的玷污，仍可繼續(xù)使用；如基線穩(wěn)定性無變化或變化不大，則應(yīng)考慮對管路的徹底清洗。在氣路中進樣口、柱子到熱導(dǎo)池間的連接管以及熱導(dǎo)池池腔是很容易被污染的，因此在清洗時要重點處理。

（8）空氣滲入檢測器。柱后氣路的微小泄漏是造成空氣中氧氣滲入到熱導(dǎo)檢測器中去的根本原因。這大部分發(fā)生在連接管接頭和鎢絲元件的安裝處，對于該部分漏氣的修復(fù)方法參見前述氣路泄漏的檢查與排除。

氣相色譜儀器故障排除方法之氫火焰離子化檢測器

一、 點火前不能調(diào)零

放大器預(yù)熱之后，氫焰尚未點燃，基線應(yīng)能被調(diào)節(jié)到記錄儀的零點，此時改變放大器上的衰減比，基線應(yīng)無偏離，如果在上述操作中發(fā)現(xiàn)，無論怎樣調(diào)節(jié)微電流放大器旋鈕，都不能使記錄儀上的基線回到零位，則認(rèn)為是不能調(diào)零故障。

點火前不能調(diào)零故障的發(fā)生原因有以下幾個：接線錯誤；離子室絕緣不良；引線電纜有短路；微電流放大器損壞；記錄儀故障。

二、 點火故障

在色譜儀正常操作的條件下，按動點火器按鈕，片刻后應(yīng)能聽到氫氧混合氣點燃時的爆鳴聲，此時將會觀察到基線的偏移。點火后，用涼爽的玻璃片或表面光亮的金屬片等物品放于火焰正上方氣路出口處，片刻可觀察到玻璃片或金屬片表面上水蒸氣冷凝的痕跡。如果出現(xiàn)上述現(xiàn)象，說明儀器點火正常。如果在點火過程中無上述點燃跡象，應(yīng)再次嘗試點火，若多次點火仍無反應(yīng)，可認(rèn)為發(fā)生了不能點火故障。

發(fā)生不能點火故障的原因有以下幾個：點火組件故障；點火電源無輸出；點火前后氣路配比不當(dāng)；漏氫氣；氣路中有堵塞；點火電路連線、接頭斷路。

不能點火故障具體按下面步驟檢查排除：

（1）點火絲發(fā)亮狀態(tài)的檢查：點火絲應(yīng)呈現(xiàn)較明亮的黃紅色，如看到點火絲能點亮，說明點火電路基本正常；如果點絲毫不反應(yīng)則說明點火電路有問題，此時應(yīng)轉(zhuǎn)入（7）作進一步檢查。

（2）氣路中氣流配比檢查：正常點火時應(yīng)增大氫氣流量，適當(dāng)減少空氣流量，載氣或尾吹氣應(yīng)調(diào)到很小或關(guān)死，如各流量操作不對，應(yīng)進行調(diào)整。

（3）氫氣漏氣檢查：停電后，關(guān)閉除氧氣以外的各路流量控制閥，用硅橡膠墊或干凈的軟橡皮頭堵住氫火焰離子室噴嘴，并稍向下用力，以阻斷從噴嘴流出的氫氣，此時氫氣一路轉(zhuǎn)子流量計中的轉(zhuǎn)子應(yīng)慢慢降到零。如轉(zhuǎn)子不下降或雖然下降但降不到零，則說明氫氣一路有漏氣，按（4）處理；如果轉(zhuǎn)子可降為零，轉(zhuǎn)入（5）進行處理。

（4）消除漏氣：試漏，找出漏氣點，必要時也可對氣路管線分段處理試漏。找到泄漏處之后應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)處理，詳細(xì)方法見氣路泄漏的檢查與排除所述。在消除氫氣漏氣故障時有一點需給予注意，那就是載氣氣路下游的泄漏也會導(dǎo)致氫氣氣路轉(zhuǎn)子降不到零位，這是由于載氣和氫氣兩路在噴嘴前相互連通的緣故。

（5）氣路中有堵塞：氣路堵塞，特別是噴嘴處的氣路堵塞，是造成不能點火或點火后又滅的一個常見原因。排除堵塞方法可見氣路部件的清洗部分所述。

（6）氣路配比的調(diào)整：不能點火或不易點火往往和點火狀態(tài)時氣路各流量配比有關(guān)。在點火狀態(tài)時氫氣流量應(yīng)加大幾倍，而空氣可略微降低，用作載氣的氮氣應(yīng)減少甚至關(guān)斷，在點火后再緩緩增大。此項調(diào)整可反復(fù)做幾次，直到能點著火為止。

（7）點火組件接觸良好性檢查。

（8）點火電路輸出電壓檢查：直接測量點火電源的輸出電壓是否為額定值，便可知點火電源有否故障。

（9）連線與插頭有斷路。

（10）檢測器接觸不良

三、點火后不能調(diào)零

氫火焰離子化檢測器在點火前可以將基線調(diào)到零點，但點火后卻不能將基線調(diào)到點火前的位置，這種現(xiàn)象即為點火不能調(diào)零故障。

點火后不能調(diào)零故障的原因有：離子室積水；極化電壓接反；氣路、檢測器污染；柱流失嚴(yán)重；氣流調(diào)節(jié)不當(dāng)；基線補償無作用。

此種故障的排除可按下面步驟進行檢查排除：

（1）基線補償旋鈕作用檢查：記下點火后基線偏離的方向，從離子室一側(cè)取下氫焰信號電纜。此時旋動基線補償鈕后可觀察基線補償偏轉(zhuǎn)方向及大小，正常時基線補償方向應(yīng)與信號偏離方向相反，若基線補償方向與信號偏離方向同向，可考慮改變極化電壓極性。若調(diào)基線補償旋鈕后基線無反應(yīng)、或雖有反應(yīng)但偏離數(shù)值太小，亦應(yīng)轉(zhuǎn)入（9）處理。

（2）檢測器溫度檢查：氫焰點火時，離子室的溫度必須超過100℃，否則離子室將會累積水分，破壞收集極的絕緣，導(dǎo)致放大器不能調(diào)零。還有一點須注意，即在剛啟動色譜儀后，雖然檢測器指示已達(dá)100℃以上，但離子室距離中心加熱體有一段長度，因此尚須多等一段時間待離子室真實溫度達(dá)到100℃以上，再行點火。

（3）火焰是否太大：直接觀察點火后的氫火焰是否太大、太紅，火焰是否已燒到收集板上，若是這樣按（4）處理。

（4）氣流調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)各氣路流量，使火焰變小，必要時設(shè)定最佳氣流比。如果用氧氣代替空氣，需注意適當(dāng)加大氮氣尾吹的流量，以不滅為上限。調(diào)好氣路流量比例后觀察氫火焰，應(yīng)以一個微發(fā)藍(lán)光或無光的小火焰為宜。

（5）降低柱溫后基線可否調(diào)零試驗：將色譜柱溫度降到室溫，觀察基線能否調(diào)零，如果能夠調(diào)零，說明柱流失嚴(yán)重。

（6）柱流失嚴(yán)重的處理：在柱流失嚴(yán)重的情況下，應(yīng)首先注意此柱是否進行過老化處理，如柱子已經(jīng)老化，但基線仍不能調(diào)零，需考慮改變操作條件或更換新柱。

（7）氣路、檢測器玷污嚴(yán)重：嚴(yán)重的氣路及檢測器玷污，從氫火焰的顏色發(fā)紅、發(fā)黃即可看出，徹底的處理辦法是清洗氣路和檢測器。氣路的污染還有一個重要的原因，就是氣源純度不夠，從更換新的過濾、凈化器后，基線能重新調(diào)零這一點可得到證實。

（8）離子室積水處理：熄滅氫火焰，并升高離子室溫度，待1小時后應(yīng)能使離子室積水烘干，烘干后再行正常點火操作。

（9）極化電壓接反或基線補償電路故障處理：在證實極化電壓極性接反后，可通過轉(zhuǎn)動極化電壓極性開關(guān)或重接極化電壓引線插頭的方法將極性顛倒過來；在基線補償電路無作用或作用太小時，需檢查基線補償電位器是否脫焊、滑動頭等是否失靈、基線補償電壓值是否正確以及基線補償電路中有否開路和短路現(xiàn)象。