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摘要：气相色谱仪作为一种常用的分析仪器，应用广泛。为确保其分析结果的准确性，文章简要介绍了气相色谱分析法，例举了仪器在日常使用中常见的故障及成因,并在此基础上提出了相应的维护方法，供广大仪器使用者参考。
关键词：气相色谱仪；色谱故障；维护方法
在精密分析仪是现代社会使用最频繁的精密分析仪器。同时，因为其结构精密,并且操作技术要求较高,所以在实际使用过程中会遇到许多技术性问题。当前，对这些出现的故障进行排除保证仪器在使用过程中达到高性能状态,成为气相色谱仪使用中的主要工作。
1.气相色谱分析法
气相色谱法是色谱法的一种，存在固定相和流动相两个相，因其流动相为气体，所以称为气相色谱法。当流动相中所含的样品混合物经过固定相时，会与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分的沸点、极性或吸附性质不同，在同一推动力作用下，不同组分在固定相中滞留的时间也不同，不同的组分按照先后秩序流出色谱柱，从而使混合物中各组分获得分离。不同组分流出色谱柱后进入检测器，检测器能够感应载气中组分的变化并将相关信息转变为电信号。按照色谱图上每个峰的保留时间，经过对比可区别出是什么组分，根据谱图的峰面积可以计算出各组分的含量。可见，气相色谱法就是依据色谱峰的移动速度和大小来取得组分的定性和定量分析结果的。
基于此方法生产出的仪器称为气相色谱仪。它通常由气路、进样系统、色谱柱、检测器和数据系统等五部分组成。气体组分能否分开，关键在于色谱柱;分离后组分能否鉴定出来则在于检测器，所以色谱柱和检测器是气相色谱仪的核心。一旦色谱的某个部分出现故障，就会影响整个仪器的正常运转，从而影响分析检测工作的正常开展。
2.常见色谱故障及产生原因
常见的色谱故障为:基线波动和漂移、基线噪声、保留时间漂移、组分分离不完全和FID检测器点火困难等。因此，在排查问题产生原因的过程中应当注意尽量避免拆卸和更换部件，以免扩大或转移问题范围。应当结合色谱的工作原理和操作人员的工作经验，从最易解决的方案入手进行排查，解决问题，以保证检测结果的准确可靠。各类故障产生原因及解决措施如下。
2.1基线波动和漂移
以某次实验为例，在使用配有FID检测器的气相色谱仪时，基线出现了明显的漂移，超出计量性能规定的要求范围(基线漂移应≤10pA)，如图1所示。基线出现了较为严重的不规则漂移。实验人员首先检查了气体供应的连续性，发现气体压力在正常范围内，气体供应正常;然后检查了管路连接情况，发现气体管路接头出现了松动，紧固处理后基线恢复正常，如图2所示。
通常来说，气相色谱基线的波动和漂移都是基线问题，基线问题可能造成测量误差的增大，甚至导致仪器无法正常使用。造成基线波动和漂移的原因有:(1)载气流量波动;(2)色谱柱被污染;(3)气体被污染。
如出现此类问题，首先可以考虑检查气体供应的连续性，若载气的供应不连续或不稳定，通常会导致基线波动或基线不规则漂移，同时伴随灵敏度的下降，此时可通过调整载气压力大小来排除故障;其次，可考虑是否色谱柱被污染，可通过对色谱柱进行彻底老化来将这种效应降到最小;若经过检查排除前两类产生故障的原因，则考虑是否管路泄漏导致载气含有了氧气、水分或碳氢化合物等，造成气体污染，此时应当重新调整管路连接。
2.2基线噪声
某次实验中，在使用配有TCD检测器的气相色谱仪时，基线噪声超出了计量性能要求的规定范围(基线噪声应≤0.1mV)。如图3所示，实验人员连续吹扫40min后，基线恢复正常，如图4所示。可见，导致此次问题出现的原因为进样阀或管路被污染。
通常，造成基线噪声的可能原因:(1)载气纯度不够。气相色谱仪对所用载气纯度要求很高，如果载气纯度不够，会引起基线噪声变大，基线向上不断漂移，最终导致检测工作无法正常展开;(2)进样阀、管路被污染或隔垫降解;(3)载气的管路、接头等连接部位泄漏导致载气含有了氧气、水分或碳氢化合物。
解决上述问题，首先应确保气相色谱仪要求气源的纯度在99.99%以上。可通过检查载体的纯度，确定是否进入了未知样品;其次，可以检查进样阀是否被污染或隔垫发生降解，若经过检查发现进样阀被污染，可采用载气吹扫半小时至1小时，如果此时基线仍然不正常，则考虑是否需要更换隔垫;如果以上原因都排除在外，最后应检查载气的管路、接头等连接部位是否有泄漏。
2.3保留时间漂移
在某次实验中，使用了配有TCD检测器的气相色谱仪。首次检测时，保留时间如表1所示。相对标准偏差ＲSD超出了计量性能要求(ＲSD≤1%)。检查发现隔垫处发生泄漏，更换隔垫后保留时间恢复正常，如表2所示。
发生保留时间漂移现象时，其可能导致的原因通常为隔垫、色谱柱连接处发生泄漏或色谱柱污染。
首先考虑隔垫或色谱柱连接部位发生泄漏，排除故障的方法是使用检漏液对各连接处进行检漏，发现漏气处及时进行处理;其次，考虑是否色谱柱受到污染，通常色谱柱的污染会带来保留时间的变化，此时可用溶剂清洗色谱柱或在推荐的最高色谱柱使用温度低20℃的条件下，老化柱子4h，或从柱前端截去1/2到1m，并在工作站中进行色谱柱的校准来排除故障。
2.4组分分离不完全
气相色谱仪通过色谱柱实现混合物气体的组分分离，通常造成组分分离不完全的可能原因为:(1)色谱柱污染;(2)载气流速或柱箱温度没有设置好;(3)检测器灵敏度过低。
发生该问题，首先考虑色谱柱是否受到污染，若色谱柱受到污染，排除故障的方法是拆下色谱柱连接检测器端，与进样口连接通载气，在推荐的最高色谱柱使用温度低20℃的条件下，老化柱子4h;若色谱柱性能良好未受污染，则考虑是载气流速或柱箱温度没有设置好，此时应调节载气流速，一般情况下，当柱箱温度一定时，可适当减慢载气流速以获得理想的分离效果;其次，考虑是否是检测器灵敏度过低，使含量少的组分检测不出来，此时可通过加大进样量，提高检测器灵敏度来解决故障。
2.5FID检测器点火困难
FID检测器是一种质量检测器，其工作原理为载气裂解产生的自由基与激发态原子氧(分子氧)及水分发生化学反应，产生微弱的电流，电流信号输出到记录仪，得到峰面积与组分质量成正比的色谱曲线。
通常，造成FID检测器点火困难的可能原因为:(1)喷嘴堵塞或收集极有沉积物;(2)冷凝;(3)氢气或空气纯度不够;(4)柱流速过高。解决上述问题，一是检查喷嘴是否堵塞，对堵塞喷嘴进行清洗。清洗时，可用清洗金属丝从喷嘴顶部穿入，插入拉出数次，直到金属丝可光滑移动;收集极的沉积物可使用超声波进行清洗除去;二是由于FID燃烧过程中会导致水的形成，所以检测器温度必须保持高于100℃，以免水分冷凝。若FID检测器长期闲置，则在开机使用时应设置高温，对检测器老化数小时后再点火;三是检查气体输出压力是否正常，若输出压力不够，则需要检查管路是否漏气。对于使用氢气发生器的设备，需要更换电解液以获得高纯度氢气，使用时，将氢气放空一段时间后再点火;四是检查气体流量设置。一般将FID氢气流量设置为(35～40)ml/min，空气流量设置为(350～400)ml/min，以确保氢气充分燃烧，提高检测精度。而且，为避免尾吹气流量过大吹灭火焰，FID尾吹气流量和注流量之和通常设置为(30～35)ml/min。连续开展气体检测分析时，为了防止FID点火困难，一直开着检测器是最简单的办法。
3.日常维护方法
3.1气路和进样系统的维护
气相色谱仪中的气路是密闭管路系统，主要是进行连续的载气运行，必须保持良好的封闭性和管路内的清洁。
(1)进样口隔垫和O型环是消耗品，长时间使用会产生磨损，因此为保证气路的气密性应定期对进样口隔垫和O型环进行更换，以防止发生系统漏气、进样口污染和样品损失等。同时，进样口温度不要超过隔垫的最高使用温度。
(2)定期对色谱气路进行检漏，防止气路漏气导致色谱压力不足，尤其是氢气气路应该经常性检漏，以免发生危险。
3.2色谱柱的维护
(1)保存柱子时切勿划伤。划伤后的柱子可能由于高温加热而从划痕处发生断裂。
(2)色谱柱安装时必须置于柱架上，毛细柱的任何部分都不能接触柱箱壁。
(3)柱温箱加热前，确保所有接头都不泄漏，载气中不含有氧气。
(4)每月对色谱柱进行烘烤老化，除去色谱柱中的水分及分析残留物质。老化温度选择:足够高以出去不挥发物，足够低以延长柱寿命和减少柱流失，老化温度越低时间应越长，同时确认柱最高使用温度。按实际工作时的柱温程序重复升温，以使柱子更好老化。
3.3检测器的维护
(1)定期对色谱进行吹扫和清洁，清除色谱电路板、进样口及检测器所吸附的灰尘及有机物质。
(2)TCD检测器在使用过程中可能会被柱流出的沉积物或样品中夹带的其他物质所污染。TCD检测器一旦被污染，仪器的基线出现抖动、噪声增加。因此需要定期对TCD检测器进行热清洗。
(3)FID检测器在使用过程中易出现检测器喷嘴堵塞，或在收集极处形成沉积物(通常为柱流失产生的二氧化硅或黑色碳灰)等情况，因此需要定期对其进行清洗，清洗时要小心处理避免在喷嘴上造成划痕。
3.4其他注意事项
(1)确保色谱通载气的情况下进行分析操作，防止色谱柱及TCD检测器热丝损坏。
(2)色谱分析样品过程中，进样器、色谱柱及检测器温度较高，勿进行拆卸等工作，防止烫伤。
(3)分析用气瓶不宜放在室内，室内应无腐蚀性气体，气瓶及仪器3m内不得有电炉和火种。
4.结语
总之，随着气相色谱分析技术的不断发展，气相色谱仪的应用领域也越来越广，为确保气相色谱仪的正常使用，保证分析工作的顺利进行，分析仪器在使用过程中故障产生的原因并有针对性地采取维护措施尤为重要。文章就上述问题展开了探究，以期为相关工作提供有益的参考借鉴。
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