氣相色譜氮磷檢測器的使用與維護

氮磷檢測器(NPD)是分析微量含氮有機污染物的常用手段。關于NPD使用與維護的文獻不多,不同廠家的NPD結構性能也有差異,本文以島津色譜儀的氮磷檢測器為例,依據作者使用經驗,分析介紹NPD使用維護的一些問題。

1 NPD的銣珠

1.1 銣珠老化

老化過程也是銣珠損耗過程,盡量減少高溫階段老化的時間,可以減少損耗。(1)在大部分的時間內,保持較低的老化溫度和載氣流量,當基線相對較為平穩時,再逐步升高溫度,直至達到分析所需的溫度和載氣流量。(2)從老化溫度接近分析所需溫度時起,間斷注入一些高濃度樣品,有利于基線迅速平穩,縮短老化時間。

1.2 銣珠加熱電流

調節氫氣流量和銣珠加熱電流,可以改變NPD的靈敏度,同時也影響銣珠消耗量。提高加熱電流,NPD檢測限可以優于廠商給出的技術指標1~2個數量級,但這是以銣珠壽命的損失為代價的,非必要不可如此。加熱電流上限:從檢測器上面的出氣孔看到銣珠由暗紅轉為全部發紅,就達到上限了。如果繼續升高加熱電流,雖然靈敏度能提高,但會大大增加銣珠消耗速度。從節省的角度,當使用NPD時,調節加熱電流使靈敏度達到基本的分析要求就可以了,不必太高。

1.3 固定相的影響

除了含氰固定液傷害銣珠,不可使用外,硅氧烷固定相流失會污染檢測器,也不宜使用。在微量組分分析時,常對進樣口的玻璃襯管、玻璃柱和石英棉進行硅烷化處理,以減少吸附,提高分離效果。但使用NPD時建議不要這樣做,因為流失的硅烷化試劑會污染銣珠,降低NPD的靈敏度。有文獻報道,色譜柱和石英棉用H3PO4處理,有利于NPD提高靈敏度和穩定性。

2 色譜分析系統

2.1 氣路系統的穩定性

除了對氣體純度的要求之外,在高靈敏度分析時,NPD對氣體流量的穩定性有更高的要求。特別要注意的一點是,有些型號的島津色譜FID是雙系統(雙氣化室!雙檢測器)結構,供氣方式是兩系統共用一個流量計并聯供氣,NPD安裝在其中一個FID的基座上,使用其中一組系統。這樣,另一閑置的氣化室和FID檢測器就成為氣路系統的漏洞。解決氣化室的問題很簡單,將其上下端用硅膠塞和封口螺絲堵上就可以了;而閑置的FID檢測器漏氣的問題因與對儀器內部氣路系統的了解與熟悉程度有關,常常不被注意,以致于儀器始終達不到高的靈敏度和穩定性。解決的方法也比較麻煩,要拆開儀器,將通往該檢測口的氣路堵死。這一點對于NPD和FID經常要互換的儀器來說,很麻煩,但很重要。

2.2 分析系統的潔凈

NPD的檢測限可達到10-l3~10-14g/s,它對分析系統的潔凈有更高的要求。以下幾種情況影響靈敏度：(1)高靈敏度和低靈敏度分析共用一根柱,或者在高濃度分析后做低濃度分析。建議在被測組分濃度差異較大時,不用同一根柱子。(2)進樣口的進樣導孔!硅膠塞和氣化室的污染。在分析靈敏度要求較高時,應將進樣針導孔浸泡洗凈,并更換硅膠塞,在進樣次數較多(30~50)或進了高濃度樣品后再進低濃度樣品,要更換硅膠塞；氣化室可以用少量丙酮!乙醇浸濕,用細毛刷刷洗,注意不要傷害響應電路系統。(3)進樣針上物質殘留。在達到或接近儀器檢測限的時候,進樣針污染也會成為提高靈敏度的限制因素。在高靈敏度分析之前,要徹底清潔進樣針,建議拆下浸泡洗凈。(4)NPD長期使用,燃燒產物、高沸點成分或難于揮發的成分在噴嘴處和檢測室內殘留結垢。清潔噴嘴和底座的方法是拆下檢測器頭,用軟毛刷刷,再用洗耳球吹吸干凈。

在清潔噴嘴和氣化室時,氣路中始終要供給較大流量空氣,防止清洗過程污染或堵塞氣路。

3 樣品處理與分析

盡管NPD是選擇性的檢測器,但是從防止檢測器(銣珠)和色譜柱污染的角度,在分析時還是應盡可能對樣品進行凈化。鹵素化合物對NPD分析有影響,注意如果是用氯甲烷提取樣品,在最終分析前一定要將其除盡。

和其它檢測器一樣,在一段時間的分析過程中,銣珠的響應值會有變化,影響靈敏度和定量結果,可采取的辦法之一是樣品和標樣間隔進樣。只要謹慎有耐心,NPD是完全可以達到好的靈敏度與穩定性的。

氣相色譜儀氮磷檢測器中銣珠的使用與維護

目前，分析有機磷農藥常選用氮磷檢測器(NPD)，它屬于氣相離子化檢測器范疇，可歸為元素選擇性檢測器，可選擇性地檢測含磷、含氮有機化合物。氮磷檢測器結構與FID噴口和收集器類似，但這種收集器含有一個外涂銣鹽(活性元素)用電加熱的銣珠，在這種熱離子源的情況下，含氮磷的有機分子才能被有效地電離，離子被收集，結果被測定。銣珠的正確使用將直接影響它的壽命，從以下幾個方面來談談我們的體會。

1 銣珠表面環境的氣體組成

NPD需要氫氣、空氣和補充氣(氮氣)，但氣流要比FID小得多。這是由于NPD信號對氣體流速的改變非常敏感，特別是氫氣流速和活性元素的加熱電流。通常使用氫氣流速約為35mL/min，增大氫氣流能增加銣珠溫度以及增加圍繞銣珠活化區的范圍，這兩個結果將導致響應值的增加，但銣珠的壽命要縮短。對銣珠增加加熱電流，也是直接增加其表面溫度，使銣珠的壽命縮短。因此，加熱電流與合適的氫氣流速是相互制約的，電流大所需的氫氣流速小，電流減小則氫氣流速相應加大。

一般使用空氣流速為100~120mL/min，補充氣為30mL/min，增加空氣流和補充氣流，只是輕微地冷卻活性元素的表面溫度和減低響應值，減少組分在活化區的出峰滯留時間。

2 為避免銣珠的污染應注意的幾個問題

1)使用的玻璃器皿必須很干凈。必須避免使用含磷去污劑，用酸洗滌玻璃器皿，然后用蒸餾水、溶劑沖洗。

2)運行干凈的樣品，并保持進樣口/襯管干凈以使污染減少。

3)必須檢測溶劑的純度。含氯溶劑和硅烷化的試劑能夠降低銣鹽的使用壽命，盡可能在進樣之前除去過量溶劑。

4)其它經磷酸處理的柱子或玻璃毛、聚酰亞胺涂覆柱，或含氮固定液的流失會使銣珠表面覆蓋一層SiO2，會降低離子化效率，增加系統噪音，因此應該避免使用。

3 銣珠的維護

安裝新的銣珠時，必須保持銣珠的完整性。應緩慢升高銣珠加熱電流和檢測器溫度。快速加熱將導致銣珠破碎或裂開，尤其當銣珠在潮濕的環境中貯存時，更是如此。因此，若NPD在較高濕度環境中長期不用，檢測器中可能積聚水汽，為了蒸發這些水份，將檢測器溫度設定在100℃，保持30min，然后設定檢測器溫度為150℃，并再保持30min。

4 為延長銣珠使用壽命，使用時應注意的事項

1)在保證NPD的靈敏度和選擇性條件下盡量使用低的加熱電流，加熱電流太大或氫氣流量太大，會使銣珠過熱而導致銣鹽損失，銣珠加熱時有氣流通過會使銣鹽損失加快。

2)暫時不用時可降低電流，氣流要保持穩定。

3)避免在斷氣流的情況下加熱電流，否則銣珠將會*性損壞。

4)銣珠必須保持干燥，其貯存壽命為6個月。

5 實際分析中出現的問題和解決辦法

1)含有不同溶劑的樣品進樣分析時，往往發現在進樣后一分鐘左右，銣珠熄滅，新安裝的銣珠在使用幾次后，也會出現此現象。采取的措施是手動調節電流，激發銣珠，或者關閉氫氣閥幾秒，再迅速打開氫氣閥。當對大量樣品進行分析時，此種措施不適用。以上兩種措施都將使活性元素的使用壽命縮短。因此，我們根據有機磷農藥的特性，選取不同溶劑做萃取劑，色譜儀為HP4890D，使用同一根色譜柱(HP-5 30m×0.53mm×1.5μm)，進樣口溫度為290℃;檢測器溫度為300℃，柱箱采用程序升溫，改變不同的初始柱溫30℃，40℃，50℃，60℃進行試驗。電磁閥設定1分鐘后打開。

結論:在此條件下，二氯甲烷不適合，選用三氯甲烷、正己烷，銣珠不會熄滅。使用丙酮時，初始柱溫應較低。

2)由于NPD在運行中所需空氣流量較大，當使用空壓泵供氣時，由于空壓泵的暫停和啟動，會較嚴重地影響基線波動，干擾結果的準確測定。而使用高純度空氣鋼瓶平穩供氣，可避免這種現象。