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便携式气相色谱仪工作原理及特点

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-12-17  来源:丁香通  浏览次数:2490
核心提示:便携式气相色谱仪工作原理及特点


环境分析监测仪器发展的动力来自环境科学的需要。环境科学的特征决定了环境分析监测仪器的特点。随着环境科学的发展,要求分析监测的是大量基体中浓度越来越低的化学物质;环境污染物中相当大的一部分具有很强的时间性和空间性;化学结构类似的化合物往往对环境污染会有不同的影响。因此,研制灵敏度高、分辨力强、速度快,性能价格比好的分析检测仪器,是环境分析、检测仪器研制、开发工作者致力解决的重要课题。具有机动、灵活性的便携式气相色谱仪就是适应这种要求而诞生和发展的。便携式气相色谱仪的主要性能取决于它使用的检测器,因此,本文从检测器的性质阐述、分析几种常用便携式气相色谱仪的主要特征,以便广大从事环保事业的科技工作者根据实际工作需求,选择仪器时参考。

一、热导检测器气相色谱仪

热导检测器(TCD,thermal conductivity detector)是利用被测组分和载气热导系数不同而响应的浓度型检测器,它是整体性能检测器,属物理常数检测方法。热导检测器基本理论,工作原理和响应特征,早在上个世纪六十年代就已成熟。由于它对所有的物质都有响应,结构简单,性能可靠,定量准确,价格低廉,经久耐用,又是非破坏型检测器。因此,TCD始终充满着旺盛的生命力。近十几年来,应用于商品化气相色谱仪的产量仅次于FID,应用范围较广泛。与其它检测器相比,TCD的灵敏度低,这是影响它应用于环境分析与检测的主要因素。据文献报道,以氦作载气,进气量为2ml时,检出限可达ppm级(10-6g/g)。因此,使用这种检测器的便携式气相色谱仪,不适于室内外一般环境污染物分析与检测。大多用于污染源和突发性环境污染事故的分析与检测

二、氢火焰气相色谱仪

氢火焰检测器FID,flame ionization detector)是利用氢火焰作电离源,使被测物质电离,产生微电流的检测器。它是破坏性的、典型的质量型检测器。它的突出优点是对几乎所有的有机物均有响应,特别是对烃类化合物灵敏度高,而且响应值与碳原子数成正比;它对H2O、CO2和CS2等无机物不敏感,对气体流速、压力和温度变化不敏感。它的线性范围广,结构简单、操作方便。它的死体积几乎为零。因此,作为实验室仪器,FID得到普遍的应用,是最常用的气相色谱检测器。FID的主要缺点是需要可燃气体-氢气、助燃气体和载气三种气源钢瓶及其流速控制系统。因此,制作成一体化的便携式仪器非常困难,特别是应对突发性环境污染事件的分析与检测就更加困难,因为它需要点“一把火”,增加了引燃、引爆的潜在危险性。上海精密科学仪器有限公司推出的GC190微型便携式气相色谱仪,主要特点是,柱上加热;温度范围为,环境温度至250℃;微型FID检测器,灵敏度达5×10-11g/s;线性范围105,氢气作载气。以氢气作载气主要问题是,调节载气流量时,无法控制氢火焰稳定性。

三、电子俘获检测器(ECD)

电子俘获检测器(ECD)是卤代烃等电子亲和势较高化合物的选摘性检测器,灵敏度高。但它使用放射性同位素63Ni,根据我国相关法律,不宜制成随意移动的便携式气相色谱仪。

本文介绍的重点是自上个世纪八十年代迅速发展起来, 在西方科学技术发达国家得到广泛应用,目前在我国尚未得到很好应用的便携式气相色谱仪,它们使用的检测器是光离子化检测器(PID,Photo ionization detector )、氩离子化检测器(AID,Argon ionization detector)、表面声波检测器(SAW,Surface Acoustic Wave)。

四、光离子化痕量检测、分析技术

光离子化痕量检测、分析技术及其光源的发展Lossing和Tanaka等人在1955年首先阐述了光离子化的原理,当光子能量高于受辐照物质分子的电离能时,该物质可以被电离。1957年Robinson首先将此原理用于实际气相色谱检测器,1961年,Lovelock在对色谱分析技术的各种离子化技术的评论中,把光离子化检测器(PID)与氢火焰离子化检测器(FID)相比较,显示出PID是相当有前途的检测方法。Sawyer 对气体放电的研究表明,使用惰性气体放电可以有效地限制放电的辐射波长,使输出光辐射主要为惰性气体的共振谱线,因此当时的PID光源大多使用Ar或He气放电。早期的PID光源与离子化池并不分开,而是在同一空间进行。虽然Lovelock发现放电光源中,置入空心阴极时放电效率和稳定性都有显著的提高,但由于高效共振辐射出现在低气压下,而被分析物质离子化检测的最大灵敏度则在一个大气压左右,这使紫外光源和光离子化池都不能工作在最佳状态,因此在六十年代PID的研究与应用发展缓慢。
 

编辑:songjiajie2010

 
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