气相色谱系列GC08丨讲真，气相阀系统其实挺简单

 

设想一下，当你一打开柱温箱的门，

就看到密密麻麻三四根柱子几乎要把柱温箱都挤满了。

这时候你可能已经感到有点惶恐了。

搞不清楚状况的你，把气相配置图拿出来一看，

是这样的，或者是这样的。

是不是有点儿头晕目眩的感觉？

没关系，今天我们就来带大家

了解一下这些看似特殊的气相色谱。

 

◊【石化行业特点】◊

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大家都知道，进样口，色谱柱，检测器

以及载气系统构成了气相色谱硬件本身

在石油化工行业中，

需要被分析的物质有两个不同于其他行业的特点，

第一，  这些物质很多都是以气体形式存在，

第二，  待测物的组分都非常复杂。

待测物的这些特点也决定了气相色谱的特点，

首先，需要使用气体进样阀系统，将气体待测物引入到色谱系统内。

第二，复杂的组分往往无法在一根色谱柱上实现完全分离，

或者样品浓度差异较大，也无法使用一种检测器来实现检测，

需要使用多根色谱柱和多种检测器组合起来工作，

通过阀来进行流路的选择和色谱柱的切换。

 

◊【六通阀原理】◊

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接下来，我们使用简单的示意图，

帮助大家来理解如何进行切换。

首先，你必须明白标准六通阀的工作原理。

它首先可以当作气体进样阀来用，

当阀被接入载气流路中，处于off状态时，

我们可以用气体注射器，气体采样袋或者样品钢瓶等将气体样品注入到定量环中。

当定量环被填满并平衡一段时间后，阀切换到on状态，

载气会将气体样品带入到气相系统中。

如果我们在阀后面接上一根色谱柱，

再接一个FPD检测器，

就组成了最简单的带阀的气相，

我们甚至都不需要进样口，

这个方法就是分析天然气中痕量H2S和羰基硫（COS）的方法。

如果我们还想进一些液体样品，

那可以再加上一个进样口。

如果我们要分析的气体组分浓度比较高，

也可以在阀后面加一个分流不分流进样口，

对进入系统的样品实现分流的功能。

◊【隔离阀】◊

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如果我们把六通阀这个样子连接到系统中，

通过阀的切换，我们就可以选择让样品通过色谱柱，

或者不通过色谱柱，而直接进入后面的系统。

这种情况连接的六通阀，我们叫做隔离阀。

◊【举个栗子】◊

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接下来，设想这样一种情况，

我们的待测物有五种成分，分别是ABCDE。

其中色谱柱1只能分开A，B，和CDE。

我们需要第二根色谱柱去分开CDE，

而且AB如果进入色谱柱2的话，需要很长时间才能出来。

这种情况，我们该如何设置呢？

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我们可以把这两个阀串联起来用，

一个用来进样，一个用来隔离，

再加上两根柱子和一个FID检测器。

样品进入系统后，先在第一根色谱柱上进行分析，

先出来的组分CDE进入到第二根色谱柱。

这时候阀2切换，这些组分被隔离锁定在柱2上，

而柱1上的分析仍然在继续。

等到A和B都从柱1出来后，阀2切换，

被隔离的组分CDE在柱2上继续分离，

最终进入检测器。

我们就得到了ABCDE五个组分在两根色谱柱上分离的结果。

同理，我们还可以把一个进样阀和两个隔离阀串联起来，

使用三根色谱柱来共同进行分离。

◊【阻尼器】◊

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流路中的阻尼器是为了在流路切换时保持系统的阻力稳定，

这样才能保持流量的恒定和检测器基线的稳定。

所以每个阻尼器的阻力要调到跟它对应的色谱柱的阻力一样。

这种就是典型的分析气体中O2，N2,CO和CO2的方法。

在实际应用中，除了六通阀，还有更复杂的十通阀，

我们下节课接着跟大家聊。

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