第45卷第24期2017年12月广 州 化 工Guangzhou Chemical Industry Vol.45No.24 Dec.2017浅谈气相色谱质谱联用仪日常维护及故障处理杭培红(上海市青浦区环境监测站,上海 201799)摘 要:气相色谱质谱联用仪(GC-MS)可以分为气相色谱部分和质谱部分㊂气相色谱部分日常维护包括气体管路㊁进样口㊁色谱柱㊂质谱部分日常维护包括真空系统和离子源㊂就气相色谱质谱仪使用注意事项㊁日常维护和常见的故障处理进行讨论,为气相色谱质谱仪的使用操作提供参考㊂从而提高环境监测实验室仪器设备的管理水平,使实验室仪器设备得以正常运行,为环境管理提供更好的服务㊂关键词:气相色谱质谱仪;日常维护;故障处理 中图分类号:X832 文献标志码:B 文章编号:1001-9677(2017)24-0124-03 Discussion on Routine Maintenance and Fault Handling of GC-MSHANG Pei-hong(Environmental Monitoring Station of Qingpu District,Shanghai201799,China)Abstract:GC-MS can be divided into gas chromatography and mass spectrometry.The routine maintenance of gas chromatography includes gas pipeline,injection port and column.Mass spectrometry part daily maintenance includes vacuum system and ion source.The matters needing attention,routine maintenance and fault handling of GC-MS were discussed,which could provide reference for the operation of GC-MS.It could help to improve the management level of environmental monitoring laboratory instrument and equipment,make the laboratory instrument and equipment work normally and provide better service for environmental management.Key words:GC-MS;routine maintenance;fault handling随着时代的发展,环境监测要求越来越高,自动化程度也不断提高㊂气相色谱质谱仪因其准确㊁快速㊁高灵敏度等优点在环境监测中被广泛应用㊂气相色谱分离效率高㊁定量分析简便,质谱法灵敏度高㊁定性能力强,将高效分离与高性能鉴定仪器组成联用技术,是20世纪末仪器分析领域的重大突破[1]㊂气相色谱质谱联用仪作为完成试样各组分完全分离㊁精确检测和数据采集处理等一系列复杂工作的配套精密设备,其自身状态的优劣从根本上决定着试样分析的结果㊂因此,保证气相色谱质谱联用仪的最佳状态,是实验室仪器管理与维护工作中一项极其重要的日常工作[2]㊂实验室仪器设备的日常维护㊁保养是设备技术管理的重要环节㊂其目的是:为了延长仪器设备的使用寿命,保持其良好的性能及精度;最大限度地保证实验仪器设备正常运转的预防性㊁保护性措施;保障实验室日常实验和科学研究正常㊁顺利进行的基础㊂1 GC和MS日常维护1.1 GC部分1.1.1 载气管路为了保证仪器的高灵敏度,不损伤色谱柱和检测器,GC-MS使用的载气通常是高纯度的氦气,其纯度要求达到99.999%,或者更高,并且管路上需要接上捕集阱,最常见的是通用整合式捕集阱:RMSH-2,用于除去载气中的水蒸气㊁氧气㊁烃类等杂质[3]㊂捕集阱需要根据仪器使用频率定期更换,如果达到饱和而未更换可能使吸附在捕集阱里的杂质重新释放出来,造成检测器污染㊂同时,管路的气密性也十分重要㊂因此,气路系统需要定期检漏㊂气路系统可能发生漏气的位置很多,从钢瓶总阀开始到离子源,每一个接头和结合部位都有可能发生漏气㊂而在正常使用过程中,最有可能漏气的是色谱柱连接处,因为柱温箱在使用过程中经常高温低温间切换,容易造成连接处螺母松动㊂气路系统如何检漏?使用专用的检漏液,从钢瓶总阀开始一直到离子源,每个接口涂上检漏液,观察是否有气泡,如果出现气泡,就说明有漏气,需要把接头重新缠生料带,拧紧㊂检漏时,色谱柱连接离子源的接头应断开,密封,否则可能污染离子源[4]㊂1.1.2 分流/不分流进样口进样口维护主要涉及到进样针㊁进样口隔垫㊁衬管㊁O形环㊁分流平板和分流捕集阱㊂使用干净的进样针,经常检查,定期清洗和更换进样针㊂每次进样前,检查进样针的润滑度,以免润滑度不够,损坏进样针或者取样量不准㊂进样口隔垫更换频率取决于进样次数和进样口日常使用温度㊂进样次数多了,进样针经常扎入进样隔垫,不及时更换就会造成进样口漏气,进样口温度高,隔垫橡胶容易老化,同样会造成漏气,所以,应根据使用频率和需要经常检查,更换㊂第45卷第24期杭培红:浅谈气相色谱质谱联用仪日常维护及故障处理125 注意安装隔垫时,螺帽拧至C 形环突出1mm 左右㊂当色谱峰出现拖尾㊁分叉㊁鬼峰时,需要更换衬管和O 形圈,更换时先将O 形圈套在衬管上,衬管放入进样口,推进去,直到衬管接触到分流平板㊂更换衬管时一定要一起更换O 形圈㊂没有填充玻璃棉的衬管不是很脏的时候,也可以用溶剂超声清洗㊂经常检查分流平板和分流捕集阱的洁净度,有必要的时候用溶剂超声清洗分流平板,更换分流捕集阱㊂分流平板的洁净度要求非常高,拆下时,需从炉箱内部先拆掉柱子,炉箱和进样口温度可能很高,所以一定要注意,先把温度降到室温再去拆开部件,以免烫伤㊂1.1.3 色谱柱色谱柱在安装时,要避免接触尖锐的边角,避免太紧缠绕或者弯曲,这样可以避免色谱柱断裂㊂色谱柱在使用前要进行老化,老化时最高温度不能超过指定的柱温上限,否则会造成色谱柱热损坏㊂老化柱子需要做的是程序升温㊁分段升温㊁反复升温和充足的载气㊂要注意的是,老化时,检测器端应断开,否则会污染检测器,安装前柱头截去10~15cm,安装时不可拧的过紧,过紧会造成柱头堵住㊂当色谱柱拆下来不使用时,应用堵头插在柱两端,防止碎片,空气,水气等进入柱内,损坏柱子,而且色谱柱具有方向性,拆下时需标注进口和出口,以便重新安装时,方向不会弄错㊂重新安装时,柱头截去2~4cm㊂1.2 MSD 部分1.2.1 质谱仪的调谐质谱仪的调谐主要是为了得到好的质谱数据,在进行样品分析前应对质谱仪的参数进行优化㊂调谐报告就如仪器的体检报告,能提供详细的系统性能诊断信息,可以用于编写仪器性能变化表,连续记录仪器状态㊂一般每周进行一次调谐,长期不进样时,在进样前需要进行调谐,可以提高仪器灵敏度㊂自动调谐是为MSD 常规操作设置的自动调谐程序㊂一旦开始,无需操作者参与,调谐报告与要求如图1所示㊂图1 自动调谐报告与要求Fig.1 Automatic tuning reporting and requirements1.2.2 真空系统维护每周检查前级泵油,检查泵油水平的观察窗,观察窗上有两条线㊂泵油水平应该在两条线之间㊂如果泵油接近或低于下限或发现泵油受到污染,呈不透明状,需将旧的泵油放空,再添加新的泵油㊂更换泵油前应先放空MSD,更换泵油后,拧紧油箱上的螺丝,防止漏油㊂开机前,离子源真空腔放空阀关闭,检查密封圈,是否平整,是否有异物,细小颗粒等,如果有细小颗粒物在密封圈上,会造成漏气,使真空腔真空度达不到要求,离子源无法升温或者造成损坏㊂1.2.3 清洗离子源当分析物响应明显变低,离子源调谐过程中出现校正离子峰形明显变差,推斥极电压和电子倍增器电压明显上升时,需要清洗离子源㊂离子源清洗过程:放空MSD →拆下离子源→打磨金属部件→超声清洗→低温烘干→组装→开机前检查→抽真空㊂拆下的EI 离子源如图2所示㊂图2 EI 源Fig.2 EIEI 源拆开后,需要打磨清洗的部件如图3所示㊂先用超细铝粉调成均匀而浓稠的浆状,用棉签将少量铝粉浆涂在金属部件表面㊂摩擦去除表层附着的材料后,获得光洁的金属表面㊂然后用去离子水冲洗所有部件,尽可能将铝粉清除干净㊂然后用有机溶剂进行超声清洗,步骤为:去离子水两次→丙酮一次→正己烷一次→丙酮一次→甲醇一次→乙腈两次,每次超声10min,所用有机溶剂必须农残级或HPLC 级㊂超声清洗结束后,放入一个干净的烧杯中,盖上无纺布,置于GC 柱温箱中,柱温箱温度设定在25~30℃,2h 烘干㊂图3 EI 源需要打磨清洗的部件Fig.3 EI need to polish the cleaning components其余部件不需要打磨清洗,但是需要观察是否损坏㊂所有陶瓷片㊁入口和离子聚焦镜绝缘体,离子加热块,螺母和灯丝都应该放置在一张干净的无纤维材料上,避免与任何溶剂接触㊂剩余部件如图4所示㊂离子源各部件清洗干净,检查无误后组装起来,安装在主机上㊂开机,离子源和四级杆先不加热,开机两小时后加热至离子源230℃㊁四级杆150℃㊂经检验不漏气后可以烘烤㊂离子源组装时需要注意的是,推斥极绝缘体处六角螺帽不可拧的过紧,离子源升温时,绝缘体会有少量膨胀,若拧的过紧,绝126 广 州 化 工2017年12月缘体在膨胀时易挤碎㊂图4 EI 源中不需要打磨清洗的部件Fig.4 The parts of EI do not need to be cleaned2 GC 和MS 故障处理2.1 标准物质图谱标准物质图谱,如图5所示,可以看出仪器的状态,从而判断仪器哪部分出现问题㊂图5 64种挥发性有机物标准物质图谱Fig.5 Standard substance map of 64kinds of volatile organic compounds如何解决图谱上出现的问题?首先是检漏,排除气体管路㊁气源的问题㊂然后从进样口开始排查,一直到检测器㊂出现鬼峰通常是进样口隔垫时间太长,有漏气或者橡胶老化掉入衬管中,加热后挥发出有机物进入色谱柱,被检测器检测出现在图谱上㊂基线不稳,峰拖尾㊁分叉㊁峰形差通常是检测器污染,长时间没有清洗,需要清洗离子源㊂分离度不好通常因为色谱柱被污染,需要热清洗或者老化,截柱㊂2.2 调谐报告不合格调谐报告相当于GC-MS 的体检报告,从中可以看出很多问题,包括仪器哪部分出现故障㊂当EM 电压突然升高,超过2000,峰宽异常,基峰个数超过200,丰度值异常时,通常是因为离子源脏,或者有部件损坏,应该放空真空腔,拆解离子源仔细检查,清洗㊂空气/水检查不符合H 2O≤20%,N 2≤10%,O 2≤10%,CO 2≤20%中任何一个时,首先检查是否漏气,包括进样口,管路,真空腔,色谱柱接口㊂其次检查气源,特别是新换的气源,换气时,因为管路短暂暴露在空气中,可能有空气进入,这个时候可以拧松GC 进气口,放气30s 左右再拧紧后进行调谐,若空气/水检查仍不合格,检查捕集阱是否饱和㊂将捕集阱去除,进行调谐检查,若合格,表示捕集阱达到饱和,需更换㊂若无变化,应及时更换气源㊂需要注意的是,调谐报告不合格的情况下,不可强制进样,会污染色谱柱㊁检测器,造成更严重的故障㊂2.3 GC 和MS 未收集到数据进样结束后,没有数据,没有图谱,系统日志显示GC 和MS 未收集到数据㊂检查离子源灯丝是否损坏,通过手动调谐打开灯丝,观察灯丝是否点亮,若不亮,拆开离子源,更换灯丝㊂如果灯丝正常,检查真空泵是否正常工作,真空度是否到达要求,及时更换泵油,如发现漏油,及时检查真空泵密封圈等部件或者更换真空泵㊂3 结 语文章综述了气相色谱质谱仪日常预防性维护和故障处理,这是一项综合性很强的工作,需要大量的理论与实践经验,只有对仪器有充分的了解,有扎实的理论知识,很强的动手能力,才能做好仪器保养维护和故障处理㊂认真仔细的做好仪器保养和维护,确保仪器良好状态是分析数据准确可靠的重要保障,对仪器进行定期的保养和维护,还可以延长仪器的使用寿命[5-7],提高仪器使用效率㊂参考文献[1] 汪正范.色谱联用技术[M].北京:化学工业出版社,2001:295.[2] 邹红.四极杆气相色谱-质谱联用仪的管理与维护[J].实验室科学,2012,15(5):182-185.[3] 刘虎威.实用色谱技术问答[M].北京:化学工业出版社,2009:277.[4] 冯宇华,车喜全,高玉祥.强化基本操作训练,全面提高学生实验综合能力 有机化学实验教学改革研究与探索[J].通化师范学院学报,2004,25(12):43-45.[5] 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