色譜儀用戶手冊(cè)一、儀器概述色譜儀是一種基于色譜分析法原理，利用不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間分配系數(shù)（或吸附系數(shù)）的差異，實(shí)現(xiàn)混合物分離與分析的精密儀器。自1903年俄國(guó)植物學(xué)家茨維特首次使用碳酸鈣作為固定相分離植物色素以來(lái)，色譜技術(shù)經(jīng)歷了百余年的發(fā)展。1955年全球首臺(tái)商業(yè)化氣相色譜儀問世，20世紀(jì)60年代高效液相色譜儀（HPLC）的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了分析技術(shù)的革新。根據(jù)流動(dòng)相狀態(tài)，色譜儀主要分為氣相色譜儀（GC）、液相色譜儀（LC）和超臨界流體色譜儀三大類，廣泛應(yīng)用于石油化工、醫(yī)藥檢測(cè)、食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。二、基本結(jié)構(gòu)與工作原理2.1核心組成系統(tǒng)所有色譜儀均包含進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四大基本模塊。氣相色譜儀特有氣路系統(tǒng)，液相色譜儀則配備高壓輸液系統(tǒng)。氣相色譜儀核心結(jié)構(gòu)包括：氣路系統(tǒng)：由載氣（氮?dú)狻⒑獾龋?、燃?xì)猓錃猓⒅細(xì)猓諝猓╀撈?、減壓閥、凈化器和流量計(jì)組成，提供穩(wěn)定的氣體流動(dòng)環(huán)境進(jìn)樣系統(tǒng)：包含汽化室和進(jìn)樣裝置，將液態(tài)樣品瞬間汽化為氣態(tài)分離系統(tǒng)：以毛細(xì)管色譜柱或填充柱為核心，固定相涂覆于內(nèi)壁或填充其中檢測(cè)系統(tǒng)：常用火焰離子化檢測(cè)器（FID）、電子捕獲檢測(cè)器（ECD）等溫控系統(tǒng)：控制汽化室、色譜柱和檢測(cè)器的溫度，精度要求±0.1℃液相色譜儀主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：高壓輸液系統(tǒng)：由儲(chǔ)液器、高壓泵和梯度洗脫裝置組成，能提供10-40MPa的穩(wěn)定壓力進(jìn)樣系統(tǒng)：采用六通閥進(jìn)樣裝置，可實(shí)現(xiàn)定量環(huán)精確進(jìn)樣分離系統(tǒng)：色譜柱通常為內(nèi)徑4.6mm、長(zhǎng)度15-30cm的不銹鋼柱，填充5-10μm微粒固定相檢測(cè)系統(tǒng)：包括紫外檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器和熒光檢測(cè)器等柱溫箱：維持色譜柱溫度恒定，減少溫度波動(dòng)對(duì)保留時(shí)間的影響2.2工作原理氣相色譜原理：樣品由載氣攜帶進(jìn)入色譜柱，各組分在流動(dòng)相（氣體）和固定相（液體或固體）間分配系數(shù)不同。通過反復(fù)多次的"溶解-解析"或"吸附-脫附"過程，分配系數(shù)小的組分先流出色譜柱，分配系數(shù)大的組分后流出。檢測(cè)器將組分濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)繪制成色譜圖，根據(jù)保留時(shí)間定性，峰面積或峰高定量。液相色譜原理：高壓泵將流動(dòng)相以穩(wěn)定流速輸送至色譜系統(tǒng)，樣品經(jīng)進(jìn)樣器引入后隨流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱。由于各組分與固定相的相互作用力（吸附、分配、離子交換等）差異，在柱內(nèi)形成差速遷移而分離。分離后的組分依次進(jìn)入檢測(cè)器，產(chǎn)生的信號(hào)由工作站記錄和處理。與氣相色譜相比，液相色譜適用于分析高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定及大分子化合物。三、操作流程3.1氣相色譜儀操作步驟開機(jī)前準(zhǔn)備：環(huán)境檢查：確認(rèn)實(shí)驗(yàn)室溫度15-35℃，相對(duì)濕度≤85%，遠(yuǎn)離腐蝕性氣體和強(qiáng)電磁干擾氣源檢查：檢查氮?dú)狻錃?、空氣鋼瓶壓力，確保剩余壓力≥0.5MPa，連接氣路并檢漏色譜柱檢查：確認(rèn)色譜柱類型與分析要求匹配，安裝時(shí)注意流向標(biāo)識(shí)，擰緊接頭避免漏氣樣品準(zhǔn)備：確保樣品具有代表性，揮發(fā)性符合檢測(cè)要求，必要時(shí)進(jìn)行預(yù)處理開機(jī)操作：打開載氣閥門，調(diào)節(jié)減壓閥輸出壓力0.3-0.5MPa，設(shè)置柱前壓或流量（通常1-10mL/min）依次開啟主機(jī)電源、檢測(cè)器電源和工作站軟件設(shè)置溫度參數(shù)：汽化室溫度（高于樣品沸點(diǎn)10-30℃）、柱箱溫度（程序升溫或恒溫模式）、檢測(cè)器溫度（高于柱溫20℃以上）待溫度達(dá)到設(shè)定值并穩(wěn)定后，打開氫氣和空氣閥門，調(diào)節(jié)流量比例（通常H?:Air=1:10），點(diǎn)火并確認(rèn)火焰點(diǎn)燃樣品分析：待基線穩(wěn)定后（噪聲≤0.1mV，漂移≤0.5mV/h），進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)樣手動(dòng)進(jìn)樣：用微量注射器抽取樣品（體積為定量環(huán)的3-5倍），快速注入進(jìn)樣口，立即拔出針頭自動(dòng)進(jìn)樣：將樣品瓶放入樣品盤，編輯進(jìn)樣序列，設(shè)置進(jìn)樣量、清洗次數(shù)等參數(shù)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，記錄色譜圖，每個(gè)樣品建議平行測(cè)定2-3次關(guān)機(jī)程序：分析結(jié)束后，關(guān)閉氫氣和空氣閥門，待檢測(cè)器溫度降至100℃以下依次降低柱箱、汽化室溫度至室溫關(guān)閉檢測(cè)器電源和主機(jī)電源，最后關(guān)閉載氣閥門清理進(jìn)樣口，更換污染的隔墊，填寫儀器使用記錄3.2液相色譜儀操作步驟開機(jī)前準(zhǔn)備：流動(dòng)相制備：根據(jù)方法要求配制流動(dòng)相，水相需經(jīng)0.45μm水系濾膜過濾，有機(jī)相用有機(jī)系濾膜過濾溶劑脫氣：采用超聲脫氣（20-30分鐘）或在線脫氣機(jī)脫氣，避免氣泡進(jìn)入系統(tǒng)儀器檢查：確認(rèn)色譜柱與保護(hù)柱安裝正確，連接管路無(wú)扭曲，廢液瓶已清空開機(jī)操作：打開泵電源，將流動(dòng)相吸入管路，排除泵內(nèi)氣泡（開啟purge閥，流速5mL/min，持續(xù)2-3分鐘）關(guān)閉purge閥，設(shè)置流速（通常1.0mL/min），啟動(dòng)泵，觀察系統(tǒng)壓力是否穩(wěn)定開啟柱溫箱和檢測(cè)器電源，設(shè)置檢測(cè)波長(zhǎng)（根據(jù)樣品最大吸收波長(zhǎng)選擇）、柱溫（通常30℃）平衡色譜柱：用流動(dòng)相沖洗系統(tǒng)30-60分鐘，直至基線平穩(wěn)（紫外檢測(cè)器噪聲≤0.5×10??AU）樣品分析：樣品預(yù)處理：通過0.45μm濾膜過濾去除微粒雜質(zhì)，必要時(shí)進(jìn)行稀釋或衍生化進(jìn)樣操作：手動(dòng)進(jìn)樣時(shí)，將樣品注入定量環(huán)，切換進(jìn)樣閥至"Inject"位置；自動(dòng)進(jìn)樣時(shí)編輯樣品序列數(shù)據(jù)采集：?jiǎn)?dòng)工作站采集程序，記錄色譜峰保留時(shí)間、峰面積等參數(shù)系統(tǒng)適用性測(cè)試：每批樣品分析前，用標(biāo)準(zhǔn)品檢查理論塔板數(shù)、分離度、重復(fù)性等指標(biāo)關(guān)機(jī)維護(hù)：分析完成后，用過渡溶劑沖洗系統(tǒng)（如含緩沖鹽流動(dòng)相需先用10%甲醇水沖洗30分鐘）反相色譜柱用純甲醇或乙腈沖洗30分鐘，正相色譜柱用正己烷沖洗，然后關(guān)閉泵依次關(guān)閉檢測(cè)器、柱溫箱和工作站，關(guān)閉主機(jī)電源清洗進(jìn)樣針和樣品瓶，妥善保存色譜柱（兩端密封，避免干燥）四、日常維護(hù)與保養(yǎng)4.1關(guān)鍵部件維護(hù)氣相色譜儀維護(hù)：進(jìn)樣口維護(hù)：每50次進(jìn)樣更換隔墊，每200次進(jìn)樣或污染時(shí)清洗襯管，用棉簽蘸乙醇擦拭進(jìn)樣口內(nèi)壁色譜柱保養(yǎng)：使用前進(jìn)行老化處理（程序升溫至最高使用溫度以下20℃，通載氣4-6小時(shí)），避免超過最高使用溫度，長(zhǎng)期不用時(shí)兩端密封保存檢測(cè)器維護(hù)：FID每周清洗一次噴嘴，用細(xì)毛刷去除積碳或超聲清洗；ECD避免進(jìn)樣含鹵素化合物的樣品，污染后需高溫烘烤氣路系統(tǒng)：每月檢查管路連接處是否漏氣，每半年更換氣體凈化器填料（分子篩、活性炭）液相色譜儀維護(hù)：溶劑瓶與過濾頭：水相溶劑瓶每周更換一次水，避免長(zhǎng)菌；過濾頭每月用5%硝酸浸泡超聲30分鐘，或用甲醇沖洗高壓泵維護(hù)：每天實(shí)驗(yàn)結(jié)束后沖洗泵，使用緩沖鹽時(shí)先用10%甲醇水沖洗；每2000小時(shí)更換密封墊，單向閥每季度超聲清洗一次進(jìn)樣器維護(hù)：自動(dòng)進(jìn)樣器每周清洗針座，每月校準(zhǔn)進(jìn)樣體積；手動(dòng)進(jìn)樣閥每次使用后用甲醇沖洗定量環(huán)檢測(cè)器維護(hù)：紫外燈壽命約2000小時(shí)，超過4小時(shí)不用時(shí)關(guān)閉；流通池每季度用甲醇-水（1:1）超聲清洗，避免使用強(qiáng)酸堿4.2色譜柱維護(hù)策略色譜柱保存：反相色譜柱：保存在純甲醇或乙腈中，柱溫25℃左右，避免陽(yáng)光直射正相色譜柱：保存在正己烷中，防止溶劑揮發(fā)導(dǎo)致固定相干裂離子交換柱：保存在含5%甲醇的緩沖液中，防止微生物生長(zhǎng)再生處理：反相柱污染：依次用甲醇-水（10:90）、純甲醇、甲醇-異丙醇（50:50）各沖洗20柱體積正相柱污染：用無(wú)水乙醇沖洗后，再用正己烷平衡柱壓升高：反相柱可反向連接，用低流速（0.2mL/min）沖洗，避免壓力驟升性能評(píng)價(jià)：定期測(cè)試?yán)碚撍鍞?shù)：用標(biāo)準(zhǔn)品（如萘）測(cè)定，當(dāng)柱效下降至初始值的70%時(shí)需更換監(jiān)控保留時(shí)間變化：同一物質(zhì)保留時(shí)間變化超過5%時(shí)，需檢查色譜柱性能峰形觀察：出現(xiàn)嚴(yán)重拖尾（拖尾因子>1.5）或分裂時(shí)，需進(jìn)行維護(hù)或更換五、常見故障排除5.1壓力異常問題壓力過高（高于正常范圍30%以上）：可能原因：色譜柱堵塞、管路打折、流動(dòng)相未過濾、進(jìn)樣器堵塞排除方法：分段排查：斷開色譜柱，用兩通連接泵和檢測(cè)器，若壓力恢復(fù)則為色譜柱問題色譜柱處理：反相柱用10%甲醇水低流速（0.2mL/min）反向沖洗30分鐘管路清洗：拆卸進(jìn)樣閥，用甲醇沖洗閥芯；更換堵塞的過濾白頭壓力過低或無(wú)壓力：可能原因：流動(dòng)相不足、管路泄漏、泵密封墊磨損、單向閥故障排除方法：檢查溶劑瓶液位，重新擰緊各接頭，觀察是否有漏液排氣操作：打開purge閥，啟動(dòng)泵排除氣泡單向閥維護(hù)：拆下單向閥，用甲醇超聲清洗5分鐘，檢查閥球是否磨損壓力波動(dòng)（波動(dòng)幅度>5%）：可能原因：流動(dòng)相脫氣不充分、泵內(nèi)有氣泡、單向閥污染、比例閥故障排除方法：重新脫氣流動(dòng)相，檢查在線脫氣機(jī)壓力泵頭排氣：用注射器從泵出口抽氣更換污染的單向閥或比例閥密封圈5.2基線與峰形問題基線漂移：氣相：柱溫未平衡、載氣不純、檢測(cè)器污染液相：流動(dòng)相未平衡、柱溫波動(dòng)、檢測(cè)器燈能量下降解決：延長(zhǎng)平衡時(shí)間至60分鐘，更換載氣或凈化劑，清洗檢測(cè)器基線噪音大：氣相：接地不良、載氣流速不穩(wěn)定、檢測(cè)器溫度不夠液相：流動(dòng)相污染、流通池有氣泡、泵壓力波動(dòng)解決：檢查儀器接地，更換流動(dòng)相，超聲脫氣，穩(wěn)定泵壓力峰拖尾（拖尾因子>1.5）：氣相：進(jìn)樣量過大、色譜柱污染、汽化室溫度不夠液相：色譜柱柱頭塌陷、流動(dòng)相pH不當(dāng)、樣品與固定相相互作用解決：減少進(jìn)樣量，反沖色譜柱，調(diào)整流動(dòng)相pH，更換保護(hù)柱不出峰或峰面積過小：氣相：進(jìn)樣針堵塞、色譜柱與檢測(cè)器連接漏、檢測(cè)器未點(diǎn)火液相：檢測(cè)波長(zhǎng)錯(cuò)誤、進(jìn)樣閥未切換、樣品溶劑與流動(dòng)相不匹配解決：更換進(jìn)樣針，檢查連接，確認(rèn)檢測(cè)器參數(shù)，調(diào)整樣品溶劑5.3重復(fù)性差問題保留時(shí)間不穩(wěn)定：氣相：柱溫波動(dòng)、載氣流速變化、進(jìn)樣口溫度不穩(wěn)定液相：泵流速不準(zhǔn)確、柱溫箱故障、流動(dòng)相組成變化解決：校準(zhǔn)柱溫箱，檢查氣源壓力，重新校準(zhǔn)泵流速，現(xiàn)配流動(dòng)相峰面積RSD不合格（>2%）：氣相：進(jìn)樣技術(shù)不佳、進(jìn)樣口漏氣、隔墊老化液相：進(jìn)樣體積不準(zhǔn)確、定量環(huán)未充滿、樣品溶液不均勻解決：練習(xí)手動(dòng)進(jìn)樣技術(shù)，更換隔墊，校準(zhǔn)自動(dòng)進(jìn)樣器，充分混勻樣品六、分析方法建立與驗(yàn)證6.1色譜條件選擇氣相色譜條件：固定相選擇：非極性樣品選SE-30、OV-1等固定相；極性樣品選PEG-20M、FFAP等柱溫設(shè)置：沸點(diǎn)范圍寬的樣品采用程序升溫，初始溫度低于低沸點(diǎn)組分沸點(diǎn)30℃載氣選擇：分離效率要求高時(shí)用氦氣，成本考慮用氮?dú)?，流速通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化（通常1-5mL/min）檢測(cè)器選擇：有機(jī)物分析用FID，鹵代物用ECD，含硫磷化合物用FPD液相色譜條件：色譜柱選擇：反相色譜用C18、C8柱；正相用硅膠柱；離子化合物用離子交換柱流動(dòng)相優(yōu)化：反相體系常用甲醇-水或乙腈-水，調(diào)節(jié)pH值（2-8）改善峰形流速與柱溫：常規(guī)流速1.0mL/min，柱溫30-40℃，根據(jù)保留時(shí)間和分離度調(diào)整檢測(cè)波長(zhǎng)：通過DAD檢測(cè)器掃描樣品最大吸收波長(zhǎng)，避開流動(dòng)相吸收干擾6.2定性與定量分析定性分析方法：保留時(shí)間定性：在相同色譜條件下，比較樣品與標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間峰增強(qiáng)法：在樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)品，觀察對(duì)應(yīng)峰面積是否增加聯(lián)用技術(shù)：GC-MS或LC-MS聯(lián)用，通過質(zhì)譜圖確定化合物結(jié)構(gòu)定量分析方法：外標(biāo)法：配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品濃度根據(jù)峰面積計(jì)算內(nèi)標(biāo)法：選擇合適內(nèi)標(biāo)物，配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液和內(nèi)標(biāo)溶液，以峰面積比定量歸一化法：適用于樣品中所有組分均出峰的情況，按各峰面積百分比計(jì)算含量方法驗(yàn)證指標(biāo)：線性范圍：標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)r>0.999，濃度范圍覆蓋樣品預(yù)期濃度的80%-120%精密度：相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD<3%（n=6）準(zhǔn)確度：加標(biāo)回收率在80%-120%之間檢出限（LOD）和定量限（LOQ）：基于3倍和10倍信噪比計(jì)算七、安全注意事項(xiàng)7.1儀器操作安全電氣安全：確保儀器接地良好，接地電阻<4Ω禁止?jié)袷植僮麟娫撮_關(guān)，定期檢查電源線絕緣層儀器運(yùn)行時(shí)，避免打開機(jī)箱蓋板接觸內(nèi)部電路化學(xué)品安全：操作有機(jī)溶劑時(shí)佩戴耐酸堿手套和護(hù)目鏡甲醇、乙腈等揮發(fā)性溶劑需在通風(fēng)櫥內(nèi)操作廢棄流動(dòng)相分類收集，交由專業(yè)機(jī)構(gòu)處理高壓安全：液相色譜儀操作壓力不得超過40MPa，維修前必須泄壓更換色譜柱或管路時(shí)，先關(guān)閉泵并打開泄壓閥發(fā)現(xiàn)漏液立即停機(jī)，待壓力降至0MPa后處理7.2特殊安全要求氣相色譜儀：氫氣鋼瓶必須直立固定，遠(yuǎn)離火源，使用泄漏檢測(cè)儀定期檢漏柱箱溫度超過100℃時(shí)，不得打開箱門，避免燙傷ECD檢測(cè)器操作時(shí)，確保排氣口通向室外，避免放射性污染液相色譜儀：使用緩沖鹽流動(dòng)相時(shí)，避免結(jié)晶堵塞管路，實(shí)驗(yàn)后徹底沖洗紫外檢測(cè)器燈點(diǎn)亮?xí)r，禁止直視流通池窗口，防止紫外線傷害處理熒光樣品時(shí)，佩戴防護(hù)眼鏡，避免熒光物質(zhì)對(duì)眼睛的刺激八、應(yīng)用領(lǐng)域與實(shí)例8.1主要應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)藥領(lǐng)域：藥物成分分析：如抗生素中殘留溶劑檢測(cè)中藥材質(zhì)量控制：指紋圖譜建立與評(píng)價(jià)體內(nèi)藥物分析：血藥濃度監(jiān)測(cè)與藥代動(dòng)力學(xué)研究食品安全：農(nóng)藥殘留檢測(cè)：蔬菜中有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥分析食品添加劑分析：防腐劑、色素、甜味劑測(cè)定污染物檢測(cè)：黃曲霉毒素、多環(huán)芳烴等痕量分析環(huán)境監(jiān)測(cè)：水質(zhì)分析：飲用水中消毒副產(chǎn)物檢測(cè)大氣監(jiān)測(cè)：揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在線分析土壤檢測(cè)：持久性有機(jī)污染物（POPs）分析石油化工：石油產(chǎn)品分析：汽油組分分離與辛烷值測(cè)定化工原料檢驗(yàn)：高純度溶劑中微量雜質(zhì)分析聚合物分析：?jiǎn)误w純度與添加劑測(cè)定8.2典型應(yīng)用實(shí)例環(huán)境水樣中多環(huán)芳烴分析（氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法）：樣品前處理：水樣經(jīng)固相萃取柱富集，二氯甲烷洗脫，氮吹濃縮至1mL色譜條件：DB-5MS毛細(xì)管柱（30m×0.25mm×0.25μm），程序升溫50℃（2min）→20℃/min→280℃（10min）檢測(cè)條件：EI源，掃描范圍50-500amu，選擇離子監(jiān)測(cè)模式（SIM）定量方法：內(nèi)標(biāo)法，以苊-d10、菲-d10等為內(nèi)標(biāo)，檢出限可達(dá)0.01μg/L藥品中有關(guān)物質(zhì)分析（高效液相色譜法）：色譜條件：C18色譜柱（250mm×4.6mm×5μm），流動(dòng)相甲醇-水（60:40），流速1