離子色譜儀一般也是先做成一個(gè)個(gè)單元組件,然后根據(jù)分析要求將各所需單元組件組合起來(lái)。主要用于環(huán)境樣品的分析,包括地面水、飲用水、雨水、生活污水和工業(yè)廢水、酸沉降物和大氣顆粒物等樣品中的陰、陽(yáng)離子,與微電子工業(yè)有關(guān)的水和試劑中痕量雜質(zhì)的分析。值得說(shuō)明的是離子色譜儀的正常高效使用與日常維護(hù)是密不可分的,那么本機(jī)的日常維護(hù)內(nèi)容都有哪些呢?
1、高壓恒流泵的維護(hù)
(1)工作壓力要適當(dāng)
泵的工作壓力不要超過(guò)規(guī)定的最高壓力,否則會(huì)使高壓密封環(huán)變形,產(chǎn)生漏液。“流量選擇”開關(guān)使用時(shí)避免從0向9撥動(dòng),使柱壓升高而損害柱子和高壓恒流泵。
(2)防止空泵運(yùn)轉(zhuǎn)造成的損壞
泵工作時(shí)要隨時(shí)觀察溶液,留心防止瓶?jī)?nèi)的流動(dòng)相用完,嚴(yán)禁將溶液吸干。否則空泵運(yùn)轉(zhuǎn)磨損柱塞、密封環(huán)或缸體,最終產(chǎn)生漏液。過(guò)濾頭要始終浸在溶液底部,要避免向上反tan而吸進(jìn)氣泡。更換液體時(shí)要關(guān)機(jī)操作。
(3)防止固體微粒對(duì)高壓恒流泵的損壞
任何固體微粒進(jìn)入泵體,包括塵埃或其它任何雜質(zhì)都會(huì)磨損柱塞、密封環(huán)、缸體和單向閥,可采用濾膜(012Λm或0145Λm)等濾器除去流動(dòng)相中的任何固體微粒。濾器要經(jīng)常更換,進(jìn)液處的沙芯過(guò)濾頭要經(jīng)常清洗。
2、進(jìn)樣器的維護(hù)
(1)進(jìn)樣器的清潔
在每次分析結(jié)束后,要反復(fù)沖洗進(jìn)樣口,防止樣品的交叉污染。
(2)進(jìn)樣速度要適當(dāng)
對(duì)于手動(dòng)進(jìn)樣器,使用時(shí)要注意進(jìn)樣時(shí)扳動(dòng)閥的動(dòng)作要迅速,以免造成超壓,使流動(dòng)管路泄漏或停泵;但不可過(guò)猛,以免損壞六通閥。
3、電抑制器的維護(hù)
(1)電抑制器的更換
在更換電化學(xué)抑制器時(shí),兩根電源線嚴(yán)禁短路,以防止將電路燒毀。即抑制電流正負(fù)極不能相碰,正極不能與機(jī)殼相碰。
(2)電抑制器的日常維護(hù)
在通入淋洗液時(shí),要將“電流調(diào)節(jié)”開關(guān)打開,電流一般調(diào)到50~70mA(如淋洗液濃度高可調(diào)到70~95mA),分析完畢后通去離子水15min以上。儀器若長(zhǎng)期不用,每周通水15min。
(3)防止雜質(zhì)堵塞電抑制器
電化學(xué)抑制器出口處不能堵塞,特別是電滲析抑制器,以防止將抑制器損壞或?qū)⒘芟匆簤褐羶蛇叺碾娊庖褐?,造成重?fù)性變差。
4、輸液系統(tǒng)的維護(hù)
(1)防止堵塞輸液系統(tǒng)
水樣做離子色譜分析前,必須先行稀釋并過(guò)濾處理后方可進(jìn)樣。
(2)防止氣泡進(jìn)入輸液系統(tǒng)
因?yàn)闅馀莸倪M(jìn)入會(huì)影響分離效果和檢測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性,所以離子色譜儀輸液系統(tǒng)不能進(jìn)入氣泡。純水必須經(jīng)過(guò)真空泵脫氣處理,脫氣效果的好壞直接關(guān)系到儀器是否正常運(yùn)轉(zhuǎn),這是整個(gè)儀器操作的關(guān)鍵,要求現(xiàn)用水現(xiàn)脫氣(如中午停機(jī),下午開機(jī)時(shí)也要現(xiàn)脫氣,特別是夏天)。
5、色譜柱的維護(hù)
色譜柱是離子色譜儀的核心部件之一,樣品中的各種離子的分離是在色譜柱中完成的。因此,色譜柱的保養(yǎng)尤為重要。
(1)防止氣泡對(duì)色譜柱的干擾
儀器較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí),要將恒流泵進(jìn)液的過(guò)濾頭一直放在水中,避免在空氣中干燥吸附氣體,再使用的時(shí)候一定要檢查整個(gè)流動(dòng)管路中是否有氣泡,如果有要先將氣泡排除后再將色譜柱接上,防止將氣泡帶到色譜中。因?yàn)樯V柱中裝填的樹脂的顆粒是很小的,氣泡進(jìn)入后將影響樹脂和樣品中離子的交換,同時(shí)氣泡也將影響基線的穩(wěn)定性。
(2)柱的清潔與維護(hù)
柱在任何情況下不能碰撞、彎曲或強(qiáng)烈震動(dòng);當(dāng)柱和色譜儀聯(lián)結(jié)時(shí),閥件或管路一定要清洗干凈;要注意流動(dòng)相的脫氣;避免使用高粘度的溶劑作為流動(dòng)相;實(shí)際樣品在測(cè)定時(shí)要經(jīng)過(guò)預(yù)處理,嚴(yán)格控制進(jìn)樣量。
一、貯液罐
溶劑貯存主要用來(lái)供給足夠數(shù)量并符合要求的流動(dòng)相,對(duì)于溶劑貯存器的要求是:
(1)必須有足夠的容積,以保證重復(fù)分析時(shí)有足夠的供液;
(2)脫氣方便;
(3)能承受一定的壓力;
(4)所選用的材質(zhì)對(duì)所使用的溶劑一律惰性。
由于離子的流動(dòng)相一般是酸、堿、鹽或絡(luò)合物的水溶液,因此貯液系統(tǒng)一般是以玻璃或聚四氟乙烯為材料,容積一般以0、5~4L為宜,溶劑使用前必須脫氣。因?yàn)?font color="#0268CA">色譜柱是帶壓力操作的,在流路中易釋放氣泡,造成檢測(cè)器噪聲增大,使基線不穩(wěn),儀器不能正常工作,這在流動(dòng)相含有有機(jī)溶劑時(shí)更為突出。
脫氣方法有多種,在離子色譜中應(yīng)用比較多的有如下方法:
(1)低壓脫氣法:通過(guò)水泵、真空泵抽真空,可同時(shí)加溫或向溶劑吹氮,此法特別適用純水溶劑配制的淋洗液。
(2)吹氦氣或氮?dú)饷摎夥ǎ汉饣虻獨(dú)饨?jīng)減壓通入淋洗液,在一定壓力下可將淋洗液的空氣排出。
(3)超聲波脫氣法:將沖洗劑置于超聲波清洗槽中,以水為介質(zhì)超聲脫氣。一般超聲30min左右,可以達(dá)到脫氣目的。新型的離子色譜儀,在高壓泵上帶有在線脫氣裝置,可自動(dòng)對(duì)淋洗液進(jìn)行在線自動(dòng)脫氣。
二、高壓輸液泵
高壓輸液泵是離子色譜儀的重要部件,它將流動(dòng)相輸入到分離系統(tǒng),使樣品在柱系統(tǒng)中完成分離過(guò)程。離子色譜用的高壓泵應(yīng)具備下述性能:
(1)流量穩(wěn)定:通常要求流量精度應(yīng)為±1%左右,以保證保留時(shí)間的重復(fù)和定性定量分析的精度。
(2)有一定輸出壓力,離子色譜一般在20MPa狀態(tài)下工作,比高效液相色譜略低。
(3)耐酸、堿和緩沖液腐蝕,與高效液相色譜不同,離子色譜所有淋洗液含有酸或堿,泵應(yīng)采用全塑Peek材料制作。
(4)壓力波動(dòng)小,更換溶劑方便,死體積小,易于清洗和更換溶劑。
(5)流量在一定范圍任選,并能達(dá)到一定精度要求。
(6)部分輸液泵具有梯度淋洗功能。
目前離子色譜應(yīng)用較多的是往復(fù)柱塞泵,只有低壓離子色譜采用蠕動(dòng)泵,但蠕動(dòng)泵所能承受的壓力太小,實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)問題。
由于往復(fù)柱塞泵的柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率較高,所以對(duì)密封環(huán)的耐磨性及單向閥的剛性和精度要求都很高。密封環(huán)一般采用聚四氟乙烯添加劑材料制造,單向閥的球、閥座及柱塞則用人造寶石材料。
一般來(lái)說(shuō),雙柱塞流量更平穩(wěn),脈動(dòng)小,但構(gòu)造復(fù)雜,價(jià)格也比較高。
高效液相色譜采用不銹鋼或鈦合金材料,與高效液相色譜相比,離子色譜的泵體則采用全塑系統(tǒng),從而對(duì)酸、堿、鹽有抗污染的性能,并保證了對(duì)金屬離子測(cè)定的準(zhǔn)確性。
1、單柱塞泵
單柱塞泵的壓力和流量波動(dòng)大。采取一些必要的措施如增加阻尼器,對(duì)凸輪形狀作特別設(shè)計(jì)以及利用先進(jìn)的電子技術(shù)也可獲得滿意的結(jié)果。早期的離子色譜和一些簡(jiǎn)易型離子色譜儀常采用單柱塞泵系統(tǒng)。
2、雙柱塞泵
雙柱塞泵即兩個(gè)泵頭并聯(lián)使用,凸輪相差180°,使壓力和流量波動(dòng)減少。因此這種雙柱塞泵可以不加阻尼器直接進(jìn)入分離系統(tǒng),可以進(jìn)行低壓梯度淋洗。如今大多數(shù)高檔離子色譜儀均已經(jīng)采用雙柱塞泵。
目前,較新型的微孔型離子色譜儀,由于其采用的色譜柱為2mm內(nèi)徑,為常規(guī)的4mm內(nèi)徑的色譜柱橫截面的1/4,因此在線速度不變的條件下,其流速為常規(guī)色譜的1/4,因此它采用的泵的流速為0、01~2、50 ml/min。
其主要特點(diǎn)是柱塞比較小,但結(jié)構(gòu)與常規(guī)的離子色譜儀相似。由于流速的減小,可以大大減少溶劑的用量。如以同樣的量進(jìn)樣,靈敏度可以增大到原來(lái)的4倍。
三、梯度淋洗裝置
梯度淋洗和氣相色譜中的程序升溫相似,給色譜分離帶來(lái)很大的方便,但離子色譜電導(dǎo)檢測(cè)器是一種總體性質(zhì)的檢測(cè)器,因此梯度淋洗一般只在含氫氧根離子的淋洗液中采用抑制電導(dǎo)檢測(cè)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。
采用梯度淋洗技術(shù)可以提高分離度、縮短分析時(shí)間、降低檢測(cè)限,它對(duì)于復(fù)雜混合物,特別是保留強(qiáng)度差異很大的混合物的分離,是極為重要的手段。
另外,新型抑制器通過(guò)脫氣使淋洗液中CO2去除,碳酸鹽的淋洗液背景電導(dǎo)很低,使靈敏度大大增加,也可以實(shí)現(xiàn)碳酸鹽的梯度淋洗。
離子色譜梯度淋洗可分為低壓梯度和高壓梯度兩種,現(xiàn)分別介紹如下:
1、低壓梯度
是一種目前離子色譜較為廣泛采用的低壓梯度裝置,可進(jìn)行四元梯度,它通過(guò)電磁比例閥的開關(guān)頻率,由控制器控制,再改變控制器程序,即可得一任意混合濃度。
2、高壓梯度
它是由兩臺(tái)高壓輸液泵、梯度程序控制器、混合器等部件所組成。兩臺(tái)泵分別將兩種淋洗液輸入混合器,經(jīng)充分混合后,進(jìn)入色譜分離系統(tǒng)。它又稱為泵后高壓混合形式。
梯度淋洗的溶劑混合器必須具備容積小、無(wú)死區(qū)、清洗方便、混合效率高等性能,能獲得重復(fù)的、滯后時(shí)間短的梯度淋洗效果。
離子色譜儀是一種常用的分析儀器,可以通過(guò)流動(dòng)相與固定相之間的不同分配使試樣中各組分獲得分離,具有高選擇性且靈敏、快速、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。離子色譜法是目前我國(guó)水質(zhì)、大氣、土壤等生態(tài)方面環(huán)境監(jiān)測(cè)中對(duì)離子和離子型化合物的主要分析方式。作為水中陰離子檢測(cè)的重要檢測(cè)儀器,離子色譜儀的使用與保養(yǎng)等都對(duì)檢測(cè)結(jié)構(gòu)有一定的影響。
離子色譜在分析飲用水水質(zhì)方面,除能對(duì)十三種常見陰、陽(yáng)離子(F-、Cl-、Br-、NO3-、NO2-、SO42-、PO43-、Li、Na、NH4、K 、Mg2 、Ca2 )的快速分析外,還可對(duì)已被美國(guó)EPA列入飲用水必測(cè)項(xiàng)目(國(guó)內(nèi)正著手制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))的消毒副產(chǎn)物:亞氯酸根、次氯酸根、氯酸根、溴酸根、溴化物等進(jìn)行準(zhǔn)確得定量。同時(shí),還可分析氰化物、不同價(jià)態(tài)的鉻、二氧化硅、部分重金屬,有機(jī)酸類。對(duì)于水處理中常用的混凝劑Al和Fe的殘留濃度也能準(zhǔn)確測(cè)定。
經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用,離子色譜已逐漸被國(guó)內(nèi)外分析領(lǐng)域所接受,并被一些國(guó)際上有影響的機(jī)構(gòu)確定為標(biāo)準(zhǔn)分析方法或推薦方法。它是一種很有發(fā)展前途的分析方法。
另外,采用離子色譜儀一般可以在20分~25分鐘之內(nèi)分析測(cè)試出常規(guī)項(xiàng)目:氟化物、氯化物、硝酸鹽氮、硫酸鹽等。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制,選擇適合的濃度,配成多個(gè)項(xiàng)目的混合使用液,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)水質(zhì)樣品進(jìn)行定量分析,其精密度、準(zhǔn)確度均達(dá)到實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)的要求。由此可以看出采用離子色譜法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)可以極大的提高工作效率。