气相色谱和气质联用系统漏气检查方案

刘玉奇

摘 要：维护气相色谱或者气质联用系统的无泄漏對于确保系统实现最佳性能并提供可靠、可重现性和准确的结果至关重要。本文介绍了漏气的常见征兆，并讨论的漏气检查应关注的重点区域以及漏气后的修复方法。获取最佳系统性能的关键是使用高纯度的载气、选择合适的密封垫圈、密封垫圈安装力度恰到好处、气相色谱和气质联用色谱的漏气检查。

关键词：气相色谱;气质联用色谱;可重复性

保证气相色谱和气质联用系统的气密性对于保证分析结果的准确性、可靠性和可重现性具有重要意义。本方案通过系统的检查对泄露前的一些征兆进行判断并及时对存在的泄露进行处理，保证分析结果的准确性和可重复性。

1 泄露征兆

气相色谱气体泄露一般分为两大类：严重漏气和轻微漏气，前者使整个仪器系统无法正常工作，后者不妨碍系统运行，但会对色谱分析产生负面影响，主要包括分析结果的不准确和重复性差。

严重漏气通常会迫使仪器的电子压力控制模块（EPC）安全关闭，使仪器无法达到就绪状态。导致严重漏气的原因可包括例如色谱柱没有安装到预定的进样口位置、色谱柱没有连接到预期的检测器、色谱柱存在损坏、接头出现松动或破损、垫圈或隔垫有破损等多种可能。一般情况下，通过目测和检查方法设置可以快速发现产生这些征兆的原因并加以解决。

对于那些不影响系统正常运行的轻微漏气，检查起来将更为复杂。轻微漏气的征兆可包括实际压力读数的不间断循环（漂移幅度大于0.02psi）、保留时间重复性差、背景噪音高于正常值、柱流失高于正常值、基线漂移、进样口活性高于往常、峰出现拖尾、进样口维护频率增高以及峰面积重复性变差。图1为费托合成废水组分在暴露于1000μL/L氧气前后的出峰对比图，氦气为载气，仅在进样10次以后，柱流失就出现了显著的升高，谱峰保留时间明显缩短。

2 载气注意事项

使用纯度已知的高质量载气和检测器气体是获得最佳气相分析结果所必不可少的。载气和检测器气体的纯度最低为99.9995%。火焰离子检测器推荐使用零级空气并使用在线指示气体补集阱。不同供应商的气体认证测试和产品说明各有不同，因此，获得气体的分析证书（COA）对掌握气体质量非常重要。COA上的关键信息包括执行的测试、污染物特征，以及说明是对批次中的各个气瓶进行逐一测试（优选）还是从同一批次中随机抽取代表性气瓶进行测试。另强烈推荐在使用瓶装钢瓶气时应在接收钢瓶后对所使用的钢瓶气进行随机抽检，对氧含量、微量一氧化碳、二氧化碳含量和甲烷含量进行测定。

3 密封垫圈的选择

根据所使用的色谱柱管线尺寸和特定接头选择合适的密封垫圈是最大限度减少千载漏气和防止样品流路免受污染的关键因素。内径0.1mm到0.25mm的色谱柱适用同一尺寸的密封垫圈，内径0.32mm和0.53mm的色谱柱分别适用内径更大的密封垫圈，以确保这些外径更大的色谱柱可以顺利通过。

密封垫圈材质的选择也同等重要，应根据具体的应用进行选择以获得所需的结果。石墨垫圈常用于一般应用以及高温应用（大于350℃），但通常情况下，它不像聚酰亚胺/石墨垫圈或金属垫圈那样无污染。此外，石墨是一种多孔性材料，透气性稍好些，因此会产生微小的连续泄露。石墨碎屑还容易连续脱落，造成污染。纯聚酰亚胺垫圈只推荐在非加热区使用，因为这种材料的垫圈经过热循环后会急剧萎缩。聚酰亚胺/石墨垫圈是气质联用分析和痕量分析的极佳选择，但经过反复的热循环后，容易出现萎缩，从而迫使操作者不断的调试接头避免漏气。另外在使用垫圈时要避免过度拧紧，过度拧紧会使色谱柱断裂或者造成接口永久性损伤，最后导致漏气。正确安装石墨垫圈、聚酰亚胺/石墨垫圈、进样口密封垫、O形圈和隔垫对实现无泄漏连接同样重要。安装力度恰到好处是正确安装这些较柔韧的组件核心所在。如果已拧到刚刚好，再拧紧则不见得更好，因为这些弹性材料很容易被挤压超过他们的设计规格，导致更快出现泄漏且频率更高。如果反复过度拧紧质谱传输线的黄铜螺母，螺母自身可能会产生裂纹，从而可能引起质谱传输线永久性的损坏。

4 气质联用系统漏气检查

气质联用系统保持真空时的真空读数一般在10-6或者10-7Torr范围内。如果真空泵不能相对快速的达到这个水平，则说明在质谱系统某处存在漏气。确认吹扫阀处在关闭状态，传输线接头安装正确，真空腔侧板上大的O形圈安装位置正确。

可在调谐模式下对水和空气进行基于软件的性能检查。此检查目的是查找空气中典型存在的分子离子相对于校准离子的关系。离子18（水）、28（氮气）、32（氧气）、44（二氧化碳）和69（自动调谐所使用的PFTBA典型基峰）均受到监测。氮气（28）相对于69的丰度如果大于10%，则说明系统还未达到足够的真空或者系统中存在漏气。如果存在空气泄露，则氮气和氧气丰度比通常为4：1。水峰也常常会出现，尤其在系统排空并暴露于外环境之后。一个无泄漏的平衡系统应该是氮气（28）的丰度远低于10%，氧气的丰度约为氮气丰度的1/4，理想状况下，水峰（18）要低于氮气（28）的峰高。气质联用系统漏气故障排查是一个排除的过程，需要检查可能发生漏气的每一个部位。可以适用塑料管直接进行碳氟化合物或者氩气喷雾，这对排查泄露是非常有用的，在可疑的部位进行少量喷射，然后通过人工调谐监测可能的离子碎片峰，是非常有效的漏气排查手段。需要检查的漏气关键点包括连接柱温箱的传输线、隔垫螺母、色谱柱螺母和质谱真空舱侧面板上大的O形圈。一旦发生漏气，可以通过更换隔垫，重新安装色谱柱，或者清洗真空舱侧板的O形圈并重新安装到位等方法进行补救。

5 结论

通过遵循本方案中提及的最佳做法并参考相关文献，有助于气相色谱和气质联用系统用户识别潜在的气体泄露、准确定位和快速修复并防止漏气再次发生。一个有效的法则就是调整接头、隔垫和O形圈的安装力度恰到好处，这样才能获得最佳的效果。

参考文献：

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