润扬仪器:氮磷检测器气相色谱仪的使用与维护

润扬仪器:氮磷检测器气相色谱仪的使用与维护

日期:2019-11-9

气相色谱仪氮磷检测器(NPD)是分析微量含氮有机污染物的常用手段,如对农残中的有机磷色谱检测。关于NPD使用与维护的文献不多,不同厂家的NPD结构性能也有差异,润扬仪器公司色谱分析人员以较具常用的气相色谱仪的氮磷检测器为例,依据一些使用经验,分别介绍NPD使用维护的一些问题。

1 NPD的铷珠

1.1 铷珠老化

老化过程也是铷珠损耗过程,尽量减少高温阶段老化的时间,可以减少损耗。(1)在大部分的时间内,保持较低的老化温度和载气流量,当基线相对较为平稳时,再逐步升高温度,直至达到分析所需的温度和载气流量。(2)从老化温度接近分析所需温度时起,间断注入一些高浓度样品,有利于基线迅速平稳,缩短老化时间。

1.2 铷珠加热电流

调节氢气流量和铷珠加热电流,可以改变NPD的灵敏度,同时也影响铷珠消耗量。提高加热电流,NPD检测限可以优于厂商给出的技术指标1~2个数量级,但这是以铷珠寿命的损失为代价的,非必要不可如此。加热电流上限:从检测器上面的出气孔看到铷珠由暗红转为全部发红,就达到上限了。如果继续升高加热电流,虽然灵敏度能提高,但会大大增加铷珠消耗速度。从节省的角度,当使用NPD时,调节加热电流使灵敏度达到基本的分析要求就可以了,不必太高。

1.3 固定相的影响

除了含氰固定液伤害铷珠,不可使用外,硅氧烷固定相流失会污染检测器,也不宜使用。在微量组分分析时,常对进样口的玻璃衬管、玻璃柱和石英棉进行硅烷化处理,以减少吸附,提高分离效果。但使用NPD时建议不要这样做,因为流失的硅烷化试剂会污染铷珠,降低NPD的灵敏度。有文献报道,色谱柱和石英棉用H3PO4处理,有利于NPD提高灵敏度和稳定性。

2 色谱分析系统

2.1 气路系统的稳定性

除了对气体纯度的要求之外,在高灵敏度分析时,NPD对气体流量的稳定性有更高的要求。特别要注意的一点是,有些型号的岛津色谱FID是双系统(双气化室!双检测器)结构,供气方式是两系统共用一个流量计并联供气,NPD安装在其中一个FID的基座上,使用其中一组系统。这样,另一闲置的气化室和FID检测器就成为气路系统的漏洞。解决气化室的问题很简单,将其上下端用硅胶塞和封口螺丝堵上就可以了;而闲置的FID检测器漏气的问题因与对仪器内部气路系统的了解与熟悉程度有关,常常不被注意,以致于仪器始终达不到高的灵敏度和稳定性。解决的方法也比较麻烦,要拆开仪器,将通往该检测口的气路堵死。这一点对于NPD和FID经常要互换的仪器来说,虽然较麻烦,但是比较重要的。

2.2 分析系统的洁净

NPD的检测限可达到10-l3~10-14g/s,它对分析系统的洁净有更高的要求。以下几种情况影响灵敏度:(1)高灵敏度和低灵敏度分析共用一根柱,或者在高浓度分析后做低浓度分析。建议在被测组分浓度差异较大时,不用同一根柱子。(2)进样口的进样导孔硅胶塞和气化室的污染。在分析灵敏度要求较高时,应将进样针导孔浸泡洗净,并更换硅胶塞,在进样次数较多(30~50)或进了高浓度样品后再进低浓度样品,要更换硅胶塞;气化室可以用少量丙酮/乙醇浸湿,用细毛刷刷洗,注意不要伤害响应电路系统。(3)进样针上物质残留。在达到或接近仪器检测限的时候,进样针污染也会成为提高灵敏度的限制因素。在高灵敏度分析之前,要彻底清洁进样针,建议拆下浸泡洗净。(4)NPD长期使用,燃烧产物、高沸点成分或难于挥发的成分在喷嘴处和检测室内残留结垢。清洁喷嘴和底座的方法是拆下检测器头,用软毛刷刷,再用洗耳球吹吸干净。

在清洁喷嘴和气化室时,气路中始终要供给较大流量空气,防止清洗过程污染或堵塞气路。

3 样品处理与分析

尽管NPD是选择性的检测器,但是从防止检测器(铷珠)和色谱柱污染的角度,在分析时还是应尽可能对样品进行净化。卤素化合物对NPD分析有影响,注意如果是用氯甲烷提取样品,在蕞终分析前一定要将其除尽。

氮磷检测器和其它检测器一样,在一段时间的分析过程中,铷珠的响应值会有变化,影响灵敏度和定量结果,可采取的办法之一是样品和标样间隔进样。只要谨慎有耐心,NPD是完全可以达到好的灵敏度与稳定性的。

气相色谱仪氮磷检测器中铷珠的使用与维护

目前,分析有机磷农药常选用氮磷检测器(NPD),它属于气相离子化检测器范畴,可归为元素选择性检测器,可选择性地检测含磷、含氮有机化合物。氮磷检测器结构与FID喷口和收集器类似,但这种收集器含有一个外涂铷盐(活性元素)用电加热的铷珠,在这种热离子源的情况下,含氮磷的有机分子才能被有效地电离,离子被收集,结果被测定。铷珠的正确使用将直接影响它的寿命,从以下几个方面来谈谈我们的体会。

1 铷珠表面环境的气体组成

NPD需要氢气、空气和补充气(氮气),但气流要比FID小得多。这是由于NPD信号对气体流速的改变非常敏感,特别是氢气流速和活性元素的加热电流。通常使用氢气流速约为35mL/min,增大氢气流能增加铷珠温度以及增加围绕铷珠活化区的范围,这两个结果将导致响应值的增加,但铷珠的寿命要缩短。对铷珠增加加热电流,也是直接增加其表面温度,使铷珠的寿命缩短。因此,加热电流与合适的氢气流速是相互制约的,电流大所需的氢气流速小,电流减小则氢气流速相应加大。

一般使用空气流速为100~120mL/min,补充气为30mL/min,增加空气流和补充气流,只是轻微地冷却活性元素的表面温度和减低响应值,减少组分在活化区的出峰滞留时间。

2 为避免铷珠的污染应注意的几个问题

1)使用的玻璃器皿必须很干净。必须避免使用含磷去污剂,用酸洗涤玻璃器皿,然后用蒸馏水、溶剂冲洗。

2)运行干净的样品,并保持进样口/衬管干净以使污染减少。

3)必须检测溶剂的纯度。含氯溶剂和硅烷化的试剂能够降低铷盐的使用寿命,尽可能在进样之前除去过量溶剂。

4)其它经磷酸处理的柱子或玻璃毛、聚酰亚胺涂覆柱,或含氮固定液的流失会使铷珠表面覆盖一层SiO2,会降低离子化效率,增加系统噪音,因此应该避免使用。

3 铷珠的维护

安装新的铷珠时,必须保持铷珠的完整性。应缓慢升高铷珠加热电流和检测器温度。快速加热将导致铷珠破碎或裂开,尤其当铷珠在潮湿的环境中贮存时,更是如此。因此,若NPD在较高湿度环境中长期不用,检测器中可能积聚水汽,为了蒸发这些水份,将检测器温度设定在100℃,保持30min,然后设定检测器温度为150℃,并再保持30min。

4 为延长铷珠使用寿命,使用时应注意的事项

1)在保证NPD的灵敏度和选择性条件下尽量使用低的加热电流,加热电流太大或氢气流量太大,会使铷珠过热而导致铷盐损失,铷珠加热时有气流通过会使铷盐损失加快。

2)暂时不用时可降低电流,气流要保持稳定。

3)避免在断气流的情况下加热电流,否则铷珠将会*性损坏。

4)铷珠必须保持干燥,其贮存寿命为6个月。

5 实际分析中出现的问题和解决办法

1)含有不同溶剂的样品进样分析时,往往发现在进样后一分钟左右,铷珠熄灭,新安装的铷珠在使用几次后,也会出现此现象。采取的措施是手动调节电流,激发铷珠,或者关闭氢气阀几秒,再迅速打开氢气阀。当对大量样品进行分析时,此种措施不适用。以上两种措施都将使活性元素的使用寿命缩短。因此,我们根据有机磷农药的特性,选取不同溶剂做萃取剂,色谱仪为HP4890D,使用同一根色谱柱(HP-5 30m×0.53mm×1.5µm),进样口温度为290℃;检测器温度为300℃,柱箱采用程序升温,改变不同的初始柱温30℃,40℃,50℃,60℃进行试验。电磁阀设定1分钟后打开。

结论:在此条件下,二氯甲烷不适合,选用三氯甲烷、正己烷,铷珠不会熄灭。使用丙酮时,初始柱温应较低。

2)由于NPD在运行中所需空气流量较大,当使用空压泵供气时,由于空压泵的暂停和启动,会较严重地影响基线波动,干扰结果的准确测定。而使用高纯度空气钢瓶平稳供气,可避免这种现象。

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