主题:【第二届原创大赛】一台国产色谱仪的调试心得

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皮皮鱼
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受朋友之托,帮忙为朋友设计方案并联系厂家买了3台色谱。两台需要精密分析的采购了国外品牌,1台常量分析采用了国内品牌。2009年底,三台色谱陆续到位并开始调试工作。由于自己工作较忙,因此3台色谱调试我都没有到现场参加。调试结束后,朋友频繁打电话说国产色谱存在问题,包括保留时间不稳定,重现性差,分析结果不准确等。电话中说了一些办法,始终不见效果。后来终于有了时间,于是去了2次,每次2小时,终于搞定了这台色谱。这里说说我在处理这一问题中的经历。

一、色谱仪情况:
国产某品牌,双通路。
通路1,采用气相六通阀进样,玻璃微珠填充柱,FID检测器,用于测定空气中可燃气含量。运行较好,没有提出问题。测试精度要求0.1%。
通路2,采用气相六通阀进样,ms-5A分子筛填充柱,TCD检测器,H2载气,测定置换装置的氮气中的氧气含量。测试精度要求0.1%。
两个通路定量环都是1ml。柱箱温度50度,进样口70度,检测器FID 200度,TCD 150度。
其实仪器很简单,测试精度要求也很宽,因此直接采购了国产色谱。可燃气0.5%的能测准就ok,N2置换要求<1%,更不是很严格。
二、故障情况:
TCD通路测定空气测试结果看上去没问题,面积归一化的结果O2含量为22.5%。测定置换N2却无法合格,O2始终在2%以上,与预期值相差很远;保留时间不稳定,0.5-0.8分钟波动;测定结果也不稳定,从2.2-3.4%波动;0.5%的标准气测定不准确,面积归一化在0.6-0.8之间波动。
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三、第一次到现场解决。
观察:保留时间不稳定严重不正常,从理论上讲此色谱没有保留时间不稳定的理由。现场观察操作人员进样,手法并无问题,但他们要求严格置换15s。自己动手进样,为保证置换充分,置换时间较长。分析发现前面没有O2峰了,直接出N2峰。
分析:进样六通阀进样位置与置换位置混淆。实际上开始置换为进样,进样实际上是复位。因此置换时间长短影响保留时间长短,置换过久导致没有O2峰。
解决:修正进样和置换位置到正确位置。
说明:此错误由安装人员错误接线导致,经检查FID通路接线正确,TCD通路接反。虽然接反了可以使用,但目前FID和TCD两个通路的进样位置正好相反,感觉怪怪的。但由于懒惰,还是重新贴上进样、置换位置标签就算解决了。
效果:六次平行分析出峰时间稳定在0.80-0.81分钟,误差在合理范围内。

经此修正后,分析结果的稳定性也得到了提高,能够稳定在2.1%左右了;但标准气体分析结果仍然在0.65左右,偏差较大。原因分析:显然以前的置换存在一定问题,由于开始置换实际上是进样,因此从样品接色谱仪到原来开始置换为实际置换时间。这一时间的不稳定,导致置换效果差。因此精密度差的问题自动解决,不再烦恼。烦恼的是准确度问题。

首先考察采样情况,随分析人员到现场采样,并亲手采样一个。现场采样无采样三通,空气混入可能性很大,由于没有三通,只好亲自动手取样,力争减少空气混入。分析自己采样的结果:1.62%,仍然不合格。

对工艺人员进行询问,了解到N2是用制氮机去除空气中O2得到。由于空气中含有大量Ar,而分子筛无法分开O2和Ar,因此导致O2含量增加。查数据得到空气中Ar大约含量为0.93%,调整到去掉O2,大约1%左右。从分析结果中去掉1%,大约0.62%,仍然说明置换效果不佳。问题遗留:Ar含量需要精确测定以确定实际值。

标准气由于生产厂家不很可靠,是否含有Ar不确定,因此也无法相信。本次处理只好结束,需要联系朋友解决标气和实际样品的O2和Ar的含量,以便确定分析准确度。第一次维护结束。
皮皮鱼
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四、第二次到现场解决。
在此之前,联系其他朋友对标准气和实际样品进行了测试。发现标准气中O2含量为0.49%,Ar含量为0。标准气还是准确的。实际样品中Ar含量为1.1%,几个样品O2含量在0.5-1.2%之间,说明制氮工艺存在问题,氧没有完全去除。但正是因为制氮工艺的不稳定,对此色谱分析的准确性提出了严格的要求,置换N2的纯度需要色谱仪来保证,否则可能出现安全问题。因此第二次去现场解决成为必然。

现场解决过程:
首先进行标准样品6次平行性分析,结果稳定可靠,在0.62%。O2色谱峰峰形良好,N2色谱峰有较强拖尾,但可以接受。检查积分峰底,面积积分没问题。
检查实际样品分析谱图,O2色谱峰略带拖尾,怀疑是Ar。N2仍然有较强拖尾。

分析:色谱稳定性良好,O2偏大只能是O2峰面积过大或N2峰面积过小造成。采用外标法,或调整O2和N2校正因子应该可以解决问题,但不符合二者校正因子文献值相同这一事实。
由于峰面积过大不合乎TCD原理,因此必然是N2面积过小。原因只能是一个:检测器过载。打开色谱侧面板,发现定量环很粗糙,很大。基本确认为TCD对N2过载超过线性范围,导致N2面积偏小。

检验:为了减小进样量,采用从进样位置切回置换位置后马上切回进样位置,不给充足置换时间的办法来减小进样量。测定标准气,此时O2面积在正常进样值的1/10还小一点,面积归一化结果O2含量为0.50%。确定问题为定量环过大,导致N2在TCD超载所致。至此,第二次调试完成。

联系厂家减小定量管,由于没有,后更换为50cm 1/16英寸连接线,虽然色谱峰面积减小非常多,但测试结果准确,基线平直度能够满足更低含量要求,能够保证合适的检测限。标准气准确性问题解决。

实际样品准确性。采样三通已经买到,所有样品均采用三通取样,取样误差已经消除。由于N2含量都在95%以上,因此决定对所有测试结果按照O2含量减1.1% Ar含量的办法消除Ar影响。并在操作说明中指出本方法仅适用于N2含量大于95%的制氮机氮气中O2含量的测定。实际样品分析准确性问题也算解决了。
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国产色谱质量还是有待加强,和进口色谱存在不小的差距。
皮皮鱼
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收尾:
1、O2和Ar分离是一个困难问题,在低价色谱中难以实现。但对于工艺N2置换效果测试来说,可以不考虑这一问题。
2、此国产色谱从稳定性、准确性上来看,解决一些不困难的分析是没问题的,但安装和调试人员素质之差让人无法忍受。进样和置换位置弄错这种问题还真是第一次见到。
3、此国产色谱在细节方面还是有很多工作要做。定量环尺寸规格不全,定量环制作焊接工艺也很差,我很怀疑其定量环内存在死体积。所以宁可采用50cm连接线了事。
cherry_chen
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我们公司现在都没有国产色谱仪的,听公司的前辈说以前他们用国产的时候很复杂的呢!
皮皮鱼
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国产色谱虽然售后差一点,可能性能也差一点,但价格确实没的说。这台色谱国外品牌的报价是国产色谱报价的10倍多一点。即使国外品牌用20年,国内这台用2年,也不亏了吧。每2年买一台,卖的废铁还能收回部分成本。也就是自己麻烦点罢了,不过这也不完全是坏事,确实能长经验,国外色谱可没这么多事故让你分析。
chengjingbao
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原文由 皮皮鱼(yuen72) 发表:
国产色谱虽然售后差一点,可能性能也差一点,但价格确实没的说。这台色谱国外品牌的报价是国产色谱报价的10倍多一点。即使国外品牌用20年,国内这台用2年,也不亏了吧。每2年买一台,卖的废铁还能收回部分成本。也就是自己麻烦点罢了,不过这也不完全是坏事,确实能长经验,国外色谱可没这么多事故让你分析。


这种思想要不得,许多实验室人较多,仪器少且有备用,差点、软点都没什么。可南方许多企业的分析室,人与仪器比往往达到1:30,或1:50,甚至更大,一个点上的问题,影响就是巨大的.所以仪器质量却是第一位的,而价格却是次要的.
过去,我经手的分析室,最多达9个人,主要设备仪器只有28台,现在,工作面扩大了5~10倍,仪器也增长了这么多,而人却减少了一半.我测量过,如果一台表10年中故障一次,那么,你10年中就别指望大休息啦.10年不出故障,有多少表能做到?国产的就更不行啦.人手多,可以拚一下国产设备.人少的话,就要慎重选择.
我调研过我们同类国产企业,一般分析人员配备都在10~15人,且只分担我们三分之一的工作,也就是我们扩大分析面前的工作.且分析深度和广度都不我们大.

最后,感谢皮老师的分享,特别是故障排查思路明晰,很受启发!

个人观点,莫以为意!
limin502
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gclc2006
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1.国产色谱做你这样的分析完全没有问题.质量好的服务与技术好的同样也有;
2.进口色谱是质量好,但也还是中国人在用,中国在作技术服务.
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2010/11/24 20:41:15 Last edit by lpr20
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