气体稳流阀在火焰离子化气相色谱中的应用

罗 旭，孙晓丽

(中昊光明化工研究设计院有限公司，辽宁 大连 116031)

随着科技的发展，色谱仪器技术也在突飞猛进，从早期的国外技术垄断到现在的自主设计生产，科研人员付出了诸多的汗水。现如今，色谱仪器产品种类越来越多，其中气相色谱尤以使用方便、价格相对低廉等特点而被广泛应用。在应用范围方面，气相色谱主要可以分为通用型和专用型两大类。通用型气相色谱检测范围广，缺点是灵敏度低，针对性不足。专用型气相色谱一般为仪器厂家专门为使用厂家定制，专在某一领域特定的某些组分，具有灵敏度适中等特点。

气体稳流阀，可以在阻力发生变化时保持气体流速不变，是气相色谱仪器中最常用的一个部件，通常串接在气体稳压阀后端，是保证气体流速稳定的重要组成。气体稳流阀常用在热导等浓度型检测器上，在火焰离子化等质量型检测器上使用的情况相对较少。中昊光明化工研究设计院有限公司生产的GAS-D030型气相色谱仪是一种配有双切换柱、单火焰离子化检测器的专用型气相色谱，具有灵敏度高，针对性强，使用方便，价格便宜等特点，能够检测食品二氧化碳国家标准要求的大部分项目。本文主要以GAS-D03型气相色谱仪为实验仪器来讨论气体稳流阀在火焰离子化气相色谱中的作用与必要性。

1 仪器设备

1.1 标准气体

以氮气为平衡气的氯乙烯0.5×10-6(体积分数)；以氮气为平衡气的氯乙烯0.3×10-6(体积分数)、乙醛0.5×10-6(体积分数)、甲醇5×10-6(体积分数)、乙醇5×10-6(体积分数)、苯0.2×10-6(体积分数)；以氮气为平衡气的苯、甲苯、乙苯、对二甲苯各0.1×10-6(体积分数)；高纯氮，均为中昊光明化工研究设计院有限公司生产。

1.2 实验仪器与设备

GAS-D030型气相色谱仪，配有FID检测器，PEG-20M和硅油双色谱柱，中昊光明化工研究设计院有限公司生产。JLF-2精密稳流阀，台州市创导科学仪器有限公司。

2 实验部分

2.1 稳流阀在柱温改变时的作用

下面为有稳流阀和无稳流阀的情况下分别做的两次实验，以氯乙烯为实验对象，在柱箱温度不断升高的情况下，氯乙烯峰高变化情况。

图1所示为氯乙烯标气在装有稳流阀的GAS- D030型气相色谱上的色谱峰高随柱箱温度升高的变化曲线。可以看出，随着柱温的逐渐升高，氯乙烯色谱峰的峰高也随之增大，100 ℃之后继续升温，增大效果相比低温时略小，整体呈上涨趋势。符合气相色谱组分保留时间随色谱柱温度变化的基本规律。

图1 峰高随柱温变化曲线(有稳流阀)

图2所示为氯乙烯标气在没有稳流阀的GAS- D030型气相色谱上的色谱峰高随柱箱温度升高的变化曲线。根据图2曲线可以看出，随着柱温的逐渐升高，氯乙烯色谱峰的峰高随之增大，在80℃时达到最大，然后逐渐减小。这是因为在柱温升高的同时，色谱柱的阻力也逐渐增大，由于仪器没有安装稳流阀，所以载气流速随柱温升高不断降低，载气、燃气、助燃气流速配比发生变化，导致灵敏度降低。

图2 峰高随柱温变化曲线(无稳流阀)

2.2 稳流阀在色谱柱切换时的作用

现如今气相色谱一般为一机多用，GAS-D030型气相色谱为双柱单检测器，具有灵敏度高、结构简单、使用方便，价格优惠等特点，在使用时需要经常切换色谱柱进行相应的组分分析。由于两个色谱柱的阻力不可能完全相同，甚至相差巨大，如果仪器没有安装稳流阀，在对载气进行调节时，会由于操作上的差异，导致设备的稳定性发生变化，不利于使用。而在稳压阀后端接装稳流阀则可避免这一缺点。

图3 多组分在PEG-20M色谱柱上的谱图

如图3所示，在保证氯乙烯、乙醛、甲醇、乙醇、苯等组分在PEG-20M色谱柱上具有适当的分离度和保留时间的前提下，仪器的其它条件不发生变化，进行有稳流阀和无稳流阀两种情况的色谱柱切换实验。

图4 多组分在硅油色谱柱上的谱图(有稳流阀)

图5 多组分在硅油色谱柱上的谱图(无稳流阀)

根据图4图5的谱图对比可以看出，在保证仪器条件不变的情况下，没有稳流阀情况下的组分保留时间变长，这是因为此硅油色谱柱的阻力要大于PEG-20M色谱柱的阻力，在进行色谱柱切换时，没有稳流阀会造成柱阻力变大，载气流速降低，造成组分灵敏度降低。

2.3 稳流阀在气相色谱上的不足

稳流阀在气相色谱上的使用，会给使用者带来诸多便利，对仪器的稳定性和实验探索也有良好的保证，但也存在着某些问题。下面为在常压进样条件下，有无稳流阀的高纯氮零点气进样谱图。

图6 PEG-20M色谱柱高纯氮谱图(有稳流阀)

图7 PEG-20M色谱柱空高纯氮谱图(无稳流阀)

如图6所示，在有稳流阀的仪器上进行高纯氮零点气进样，可以看到进样初期会有明显的信号峰。当在对保留时间较快的组分进行分析时，信号峰会干扰分析造成数据不准确。而在只安装了稳压阀的仪器上却没有明显的信号峰出现，如图7所示。

3 结 论

稳流阀能够很好的保证在柱温改变或者色谱柱切换使用时，流经色谱柱的载气流速不发生变化，对火焰离子化气相色谱的高灵敏度、良好的稳定性、操作便利性有着重要作用。但是也不能盲目的进行使用，应当充分考虑组分的保留时间长短，倒信号峰是否会与组分峰重叠，干扰分析结果。