總結分析氣相色譜儀的工作流程和基本原理

一臺完整的氣相色譜儀包括下列幾個基本組成部分，如圖所示。

1)載氣供氣系統(tǒng).包括供氣鋼瓶 (或氣源)、減壓穩(wěn)壓器、過濾干操器、流量控制器、流量指示器等。載氣流量一般控制在10—200mL/min。

2)分離色譜柱。色譜柱是氣相色譜儀的心臟，樣品分析的分離全靠在色譜柱中進行。目前在氣相色譜儀中，填充柱、毛細管柱和填充毛細管柱用得zui多。

3)進樣系統(tǒng)。進樣系統(tǒng)用來調(diào)整每次分析的進樣量，同時保證把液態(tài)樣品轉化為氣相，然后加人載氣氣流中，因此它具備溫度可以調(diào)整的汽化器。進樣定m的操作在試驗室色譜儀中常用微量注射器人工注人，而在工業(yè)色譜儀中是采用轉閥控制的金屬定量管進樣。轉閥的切換可以由人工或自動程序控制系統(tǒng)操作。

4)檢測器。檢測器是把物質(zhì)流出的組分轉換為電信號輸出，并經(jīng)放大器放大后由記錄儀表記錄或由數(shù)據(jù)處理裝置求積、顯示、打印。檢測器不僅有熱導檢測器，也有氫火焰離子化檢測器和各種放射性檢測器等。

5)供電及信號放大記錄、處理裝置。氣相色譜儀檢測器的供電要求穩(wěn)定，當用熱檢測器時，應有直流穩(wěn)壓電源供電，另一方面檢測器輸出的信號，常常是毫安或微安數(shù)量級甚至小，因此必須加以放大;當測zui高濃度或反應靈敏的組分時，由于輸出信號太大，以至超出指示記錄儀的測量范圍，所以又需要適當?shù)剡M行信號衰減才能輸送給記錄儀和數(shù)據(jù)處理裝置。

信號記錄儀zui常用的是電子自動電位差計。常見的數(shù)據(jù)處理裝置有數(shù)字顯示打印自動積分儀、小型電子計算機等，它們常與程序控制系統(tǒng)聯(lián)用.

6)恒溫級程序控制系統(tǒng)、色譜柱、檢測器及汽化器。這些部件要求在一定溫度下工作，因此在色譜儀中這三個部件裝在恒溫箱中，由恒溫控制系統(tǒng)控制穩(wěn)定的溫度。恒溫控制的精度一般都在土0.5℃ ,程序控制系統(tǒng)包括自動進料、出峰自動衰減、程序升溫、柱子的自動切換等。簡單的程序控制可采用機械凸輪式，較高復雜的用電子程序控制器。

氣相色譜儀的結構，按其用途不同而有許多種類。下面簡單介紹以熱導池為檢測器的實驗用氣相色譜儀，其流程示意圖如圖所示。

載氣由高壓氣瓶1(或其他氣源)經(jīng)減壓閥2減壓供給，精密調(diào)節(jié)閥3控制載氣的壓力和流量，再通過凈化干操管4凈化脫水之后，進人熱導池6的參比池，隨后通過進樣器7到色譜柱8，zui后從熱導池的測量池放空。色譜柱后的流速可用皂膜流速計9側定。

待色譜柱溫度及氣流穩(wěn)定后，從進樣器注人待分析樣品，在載氣帶動下，不同的組分在色譜柱內(nèi)得到分離而先后流出色譜柱。當流出色譜柱的組分進人檢測器時，測zui橋路中產(chǎn)生一定的信號，可用記錄儀記錄下濃度隨時間變化的色譜流出曲線，即色譜峰，色譜峰的高度或面積的大小就代表相應的組分在樣品中的含量。

目前微量分析上zui常用的檢測器，是靈敏度比熱導檢測器高達一千倍左右的氫火焰電離檢測器。它是一種對質(zhì)量敏感的具有選擇性的檢測器，但僅對有機碳氫化合物具有響應，其響應信號隨著化合物中碳原子數(shù)量增加而增大，氫火焰電離檢測器的基本結構如圖所示。

任何一種離子化檢測器都具有一個離子室，其中有電場和能源(火焰、放射源或高頻電壓電場)。氫火焰電離檢測器，在金屬屏蔽罩的離子室內(nèi)，噴氣口2附近小環(huán)狀電極和收集電極3之間加有150-300V的電壓，形成一直流電場，物質(zhì)電離后能形成離子流便于收集電極捕獲。在這種檢測器里，物質(zhì)電離時所吸收的能量，通常是從氫氣在空氣中燃燒時所形成的火焰中取得。帶有樣品的載氣從色譜柱出來與純氫氣混合后進人檢測器，從噴氣口噴出。點火絲1通電，把氫氣點燃，這時樣品物質(zhì)中的分子即在火焰高溫作用下電離成離子，這些帶電離子在外電場作用下形成離子流而被收集電極收集。在收集電極回路中，收集到的離子電流信號與被分析組分的濃度和火焰溫度有關，因此經(jīng)靜電放大后，在記錄儀上得到的是按物質(zhì)濃度變化的色譜圖。

氫火焰電離檢測器，它只能分析含碳有機化合物，一般它只能檢測含C-C鍵或C- H鍵有機化合物。而對H2, N2,O2和其他惰性氣體，以及CO, NO, Nq2, NH3 H2S, S02等都不能使用。

工業(yè)用氣相色譜儀，是在實驗室氣相色譜儀的基礎上發(fā)展起來的一種工業(yè)流程用自動成分分析儀，原理上與實驗室氣相色譜儀一樣，它的特點是整個分析過程由程序控制器控制，按一定程序自動進行，其原理方框圖如圖所示。

程序控制器按一定的程序發(fā)出指令，進行自動多點取樣，通過六通閥進樣、切換、自動調(diào)零，并接受檢測器的信號加以處理后送至記錄儀記錄。工業(yè)氣相色譜儀在生產(chǎn)過程中作為自動分析器監(jiān)視生產(chǎn)過程的進行，也可作為一種成分變送器，投人到自動控制系統(tǒng)。

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