色譜儀用戶指南一、色譜儀基本原理與分類色譜儀是基于色譜法（又稱層析法）設(shè)計的物理分離分析裝置，其核心原理是利用混合物中各組分在固定相和流動相之間的分配或吸附差異，通過多次平衡過程實現(xiàn)分離?，F(xiàn)代色譜儀通常包含進(jìn)樣系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和流動相控制系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性高、靈敏度強(qiáng)、自動化程度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析、環(huán)境監(jiān)測、食品檢測、醫(yī)藥研發(fā)等領(lǐng)域。（一）按流動相狀態(tài)分類氣相色譜儀（GC）以惰性氣體（如氮?dú)?、氦氣）為流動相，適用于揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機(jī)物分析。樣品經(jīng)氣化后隨載氣進(jìn)入色譜柱，通過固定相（如毛細(xì)管柱涂層）的親和差異實現(xiàn)分離，常用檢測器包括火焰離子化檢測器（FID）、熱導(dǎo)檢測器（TCD）和質(zhì)譜檢測器（MS）。其典型應(yīng)用包括石油烴類分析、溶劑殘留檢測和環(huán)境揮發(fā)性污染物（VOCs）監(jiān)測。液相色譜儀（HPLC/UHPLC）以液體為流動相，通過高壓泵提供穩(wěn)定流速，適用于熱不穩(wěn)定或難揮發(fā)化合物（如藥物、蛋白質(zhì)、天然產(chǎn)物）。根據(jù)分離機(jī)制可分為反相（基于疏水作用，如C18柱）、正相、離子交換等模式，檢測器包括紫外-可見分光光度計（UV/Vis）、熒光檢測器和蒸發(fā)光散射檢測器（ELSD）。超高效液相色譜（UHPLC）通過減小色譜柱填料粒徑（<2μm）提升分離效率，分析速度較傳統(tǒng)HPLC快3-5倍。離子色譜儀（IC）專注于無機(jī)離子和極性小分子分離，采用離子交換柱和抑制器技術(shù)，結(jié)合電導(dǎo)檢測。其流動相多為酸堿溶液或鹽溶液，可通過淋洗液發(fā)生器實現(xiàn)自動化配制，廣泛用于水質(zhì)分析（如陰離子Cl?、SO?2?，陽離子Na?、Ca2?）、食品添加劑檢測和電子工業(yè)高純試劑分析。超臨界流體色譜儀（SFC）以超臨界CO?為主要流動相，兼具氣相色譜的高效性和液相色譜的兼容性，適用于手性化合物分離和制備純化，尤其在藥物研發(fā)領(lǐng)域具有綠色環(huán)保、溶劑消耗低的優(yōu)勢。（二）聯(lián)用技術(shù)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（如GC-MS、LC-MS）是當(dāng)前復(fù)雜樣品分析的主流方案。質(zhì)譜檢測器通過分子離子碎片提供結(jié)構(gòu)信息，顯著提升定性準(zhǔn)確性，可用于農(nóng)藥殘留篩查、代謝組學(xué)研究和未知物鑒定。例如，GC-MS/MS可實現(xiàn)pg級（10?12克）污染物檢測，LC-MS/MS則廣泛用于生物樣品中藥物及其代謝物的定量分析。二、儀器結(jié)構(gòu)與核心模塊（一）流動相/載氣系統(tǒng)氣相色譜：需配備載氣（氮?dú)?氦氣）、燃?xì)猓錃猓┖椭細(xì)猓諝猓╀撈?，通過電子壓力控制（EPC）模塊實現(xiàn)流量精準(zhǔn)調(diào)節(jié)（精度通常達(dá)0.01mL/min）。氣體凈化器需定期更換分子篩（除水）和活性炭（除有機(jī)物），避免污染物進(jìn)入色譜柱。液相色譜：高壓輸液泵需提供穩(wěn)定流速（0.001-10mL/min）和壓力（最高可達(dá)15000psi），梯度洗脫功能可通過二元或四元泵實現(xiàn)流動相比例動態(tài)變化。溶劑瓶需使用HPLC級試劑，含緩沖鹽的流動相需經(jīng)0.45μm濾膜過濾并脫氣（超聲脫氣或在線脫氣機(jī)），防止氣泡干擾檢測。（二）進(jìn)樣系統(tǒng)氣相色譜：分流/不分流進(jìn)樣口適用于液體樣品，頂空進(jìn)樣器可分析固體或液體中的揮發(fā)性成分，熱解析進(jìn)樣則用于吸附劑采集的氣體樣品（如環(huán)境VOCs）。進(jìn)樣口溫度需高于樣品沸點(diǎn)10-30℃，避免樣品冷凝。液相色譜：自動進(jìn)樣器支持針洗和交叉污染控制，進(jìn)樣體積精度可達(dá)0.1μL，高通量型號可容納96孔板或384孔板樣品。手動進(jìn)樣需使用專用微量注射器（如10μL、50μL），避免氣泡產(chǎn)生。（三）分離系統(tǒng)色譜柱是分離核心，其性能直接影響分析結(jié)果。氣相色譜柱：毛細(xì)管柱（內(nèi)徑0.1-0.53mm，長度10-60m）為主流，固定相包括聚二甲基硅氧烷（非極性）、5%苯基甲基硅氧烷（弱極性）等，需根據(jù)樣品極性選擇。安裝時需確保柱頭平整，插入進(jìn)樣口和檢測器的深度符合儀器要求。液相色譜柱：反相柱（如C18、C8）適用于多數(shù)有機(jī)化合物，離子交換柱（如陰離子柱DionexIonPacAS11-HC）用于無機(jī)離子分離。使用前需用甲醇或乙腈活化，避免壓力驟升導(dǎo)致填料塌陷，柱溫箱溫度波動應(yīng)控制在±0.1℃以內(nèi)以保證保留時間重現(xiàn)性。（四）檢測系統(tǒng)通用型檢測器：TCD（氣相）對所有物質(zhì)有響應(yīng)，適用于常量分析；ELSD（液相）可檢測無紫外吸收的化合物（如糖類、脂質(zhì)）。選擇性檢測器：FID（氣相）對有機(jī)物靈敏度高（檢測限達(dá)10?12g/s），ECD（氣相）對含鹵素化合物選擇性響應(yīng)；熒光檢測器（液相）適用于具有熒光基團(tuán)的物質(zhì)（如多環(huán)芳烴、維生素），檢測限可達(dá)pg級。聯(lián)用檢測器：質(zhì)譜檢測器（MS）通過分子離子峰和碎片峰提供結(jié)構(gòu)信息，是復(fù)雜基質(zhì)中痕量物質(zhì)定性的金標(biāo)準(zhǔn)，如LC-MS/MS可用于血液中藥物濃度的定量分析（線性范圍可達(dá)1-1000ng/mL）。三、操作流程與注意事項（一）開機(jī)前準(zhǔn)備環(huán)境檢查實驗室溫度需控制在15-35℃，相對濕度≤85%，避免腐蝕性氣體、強(qiáng)電磁干擾和劇烈震動。氣相色譜儀需遠(yuǎn)離火源，氫氣鋼瓶應(yīng)固定在專用氣瓶柜中，與明火保持5米以上距離。氣源與氣路檢查氣相色譜：確認(rèn)載氣鋼瓶壓力≥0.5MPa，打開減壓閥后調(diào)節(jié)次級壓力（如氮?dú)?.4MPa，氫氣0.3MPa），用皂液涂抹氣路接頭檢測泄漏，若產(chǎn)生氣泡需重新緊固。液相色譜：檢查溶劑瓶液位，流動相需新鮮配制，含緩沖鹽的溶液應(yīng)在48小時內(nèi)使用，避免微生物滋生堵塞管路。色譜柱與檢測器準(zhǔn)備安裝色譜柱前需確認(rèn)型號與分析方法匹配（如GC分析苯系物選用DB-FFAP極性柱），柱頭切割平整后按儀器說明書插入進(jìn)樣口和檢測器。液相色譜開機(jī)前需排氣泡：將流速設(shè)為5mL/min，打開purge閥，待流出液無氣泡后關(guān)閉，避免氣泡進(jìn)入色譜柱或檢測器流通池。（二）標(biāo)準(zhǔn)操作步驟氣相色譜儀操作流程啟動儀器：依次打開載氣、燃?xì)?、助燃?xì)?，設(shè)置柱溫箱、進(jìn)樣口和檢測器溫度（如柱溫程序：初始50℃保持2min，以10℃/min升至200℃），等待溫度穩(wěn)定（通常需30-60分鐘）。樣品進(jìn)樣：手動進(jìn)樣時需快速刺穿隔墊，注入樣品后立即拔出注射器（進(jìn)樣時間<1秒）；自動進(jìn)樣器需提前編輯序列（包括樣品位置、進(jìn)樣體積、清洗程序）。數(shù)據(jù)采集：啟動工作站軟件，待基線平穩(wěn)后開始采集，記錄色譜圖中各組分的保留時間和峰面積。關(guān)機(jī)程序：分析結(jié)束后，先關(guān)閉檢測器（如FID需關(guān)閉氫氣和空氣），待柱溫降至50℃以下關(guān)閉載氣，最后關(guān)閉儀器電源。液相色譜儀操作流程系統(tǒng)沖洗：開機(jī)前用甲醇-水（10:90）沖洗系統(tǒng)10分鐘，若使用緩沖鹽流動相，需先用水過渡，避免鹽結(jié)晶堵塞泵頭。參數(shù)設(shè)置：通過工作站設(shè)定流速（如1.0mL/min）、柱溫（30℃）、檢測波長（如254nm），梯度洗脫需編輯時間-濃度程序（如0-5min5%B，5-15min5%-95%B）。進(jìn)樣分析：自動進(jìn)樣器可實現(xiàn)批量樣品連續(xù)分析，進(jìn)樣體積通常為5-20μL，進(jìn)樣前需用樣品溶液沖洗進(jìn)樣針3次以上，減少交叉污染。關(guān)機(jī)維護(hù)：實驗結(jié)束后，用甲醇或乙腈沖洗系統(tǒng)30分鐘（流速0.5mL/min），保存色譜柱（如反相柱用甲醇-水=90:10封存），關(guān)閉泵和檢測器電源。（三）安全與規(guī)范操作要點(diǎn)高壓與高溫防護(hù)：液相色譜泵壓力上限通常為4000psi，嚴(yán)禁超過額定壓力；氣相色譜柱溫箱溫度可達(dá)400℃，打開艙門前需確認(rèn)溫度降至50℃以下。溶劑處理：使用有機(jī)溶劑（如乙腈、甲醇）時需在通風(fēng)櫥內(nèi)操作，佩戴耐化學(xué)手套；廢液分類收集，含重金屬或強(qiáng)腐蝕性的廢液需單獨(dú)存放。樣品前處理：復(fù)雜基質(zhì)樣品（如血液、土壤）需通過萃取、凈化（如固相萃取SPE）去除干擾物，避免污染色譜柱；進(jìn)樣前需經(jīng)0.22μm濾膜過濾，防止顆粒物堵塞管路。四、日常維護(hù)與保養(yǎng)（一）核心部件維護(hù)色譜柱維護(hù)避免壓力驟變：液相色譜柱進(jìn)口壓力波動應(yīng)≤500psi/min，柱壓過高時需檢查是否有堵塞（如更換預(yù)柱或過濾白頭）。定期清洗：反相柱可用乙腈-水（95:5）沖洗，離子交換柱用高濃度淋洗液（如1mol/L硝酸鈉）再生，保存時兩端需用堵頭密封，防止填料干裂。柱效監(jiān)測：通過標(biāo)準(zhǔn)品（如萘/聯(lián)苯）測定理論塔板數(shù)（N），當(dāng)N下降至初始值的70%以下時需更換色譜柱。進(jìn)樣系統(tǒng)維護(hù)氣相色譜進(jìn)樣口：每周更換進(jìn)樣隔墊（防止漏氣），每月清洗襯管（用丙酮超聲15分鐘），若出現(xiàn)樣品殘留可灼燒襯管（400℃通載氣30分鐘）。液相色譜自動進(jìn)樣器：每日實驗后用甲醇沖洗進(jìn)樣針，每周檢查密封圈是否老化，定期校準(zhǔn)進(jìn)樣體積（偏差應(yīng)<2%）。檢測器維護(hù)FID檢測器：每月清洗收集極（用甲醇擦拭），若靈敏度下降需檢查火焰是否正常（氫氣/空氣比例通常為1:10）。UV檢測器：定期更換流通池（避免氣泡或污染影響吸光度），氘燈壽命約2000小時，能量低于初始值50%時需更換。（二）定期維護(hù)項目維護(hù)內(nèi)容周期操作方法氣路過濾器更換每3個月氣相色譜載氣過濾器（除水、除氧）變色后更換，液相色譜溶劑濾頭用稀硝酸超聲清洗。泵密封墊檢查每6個月液相色譜泵壓力波動>5%時，更換柱塞桿密封墊，防止漏液。數(shù)據(jù)系統(tǒng)校準(zhǔn)每12個月使用標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)檢測器線性范圍（如UV檢測器用重鉻酸鉀溶液），確保定量準(zhǔn)確性。整機(jī)清潔每月用柔軟抹布擦拭儀器表面，色譜柱溫箱內(nèi)的灰塵用壓縮空氣吹掃。五、常見故障與排除方法（一）分離效果異常峰形拖尾或前伸原因：色譜柱污染（柱頭塌陷或殘留樣品）、進(jìn)樣量過大、流動相pH不當(dāng)。排除：反沖色譜柱（適用于可反向使用的柱子）、減少進(jìn)樣量（如從20μL降至5μL）、調(diào)整流動相pH（用磷酸或氨水調(diào)節(jié)至2-8范圍）。保留時間漂移原因：流動相組成變化（如梯度比例誤差）、柱溫波動、載氣流速不穩(wěn)定。排除：檢查輸液泵流速精度（通過稱量法驗證）、啟用柱溫箱溫控功能、氣相色譜啟用EPC（電子壓力控制）模式。（二）檢測器信號問題基線噪聲大氣相色譜：載氣純度不足（需更換高純氣體）、檢測器污染（清洗FID噴嘴）。液相色譜：流動相未脫氣（超聲脫氣15分鐘）、流通池有氣泡（打開purge閥沖洗）。靈敏度下降原因：進(jìn)樣口漏氣（更換隔墊）、色譜柱老化（柱效下降）、檢測器燈能量不足（更換氘燈或鎢燈）。排除：氣相色譜檢查分流比是否過大（如從100:1調(diào)至50:1），液相色譜增加檢測波長（如從220nm調(diào)整至254nm，避開溶劑吸收干擾）。（三）系統(tǒng)壓力異常壓力過高（液相色譜）原因：管路堵塞（如過濾白頭堵塞）、色譜柱篩板堵塞、流動相粘度大（如純乙腈在低溫時粘度增加）。排除：依次斷開管路分段排查，更換過濾白頭，用10%硝酸沖洗色譜柱（針對無機(jī)鹽堵塞）。壓力為零（氣相色譜）原因：載氣鋼瓶壓力不足（需更換鋼瓶）、氣路截止閥未打開、色譜柱斷裂（柱頭或柱尾斷裂）。排除：檢查氣源壓力，沿氣路路徑用檢漏儀排查泄漏點(diǎn)，更換斷裂的色譜柱。六、應(yīng)用場景與方法開發(fā)（一）典型應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境監(jiān)測水質(zhì)分析：離子色譜法測定飲用水中F?、Cl?、NO??等陰離子，檢出限可達(dá)0.01mg/L；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測土壤中多環(huán)芳烴（PAHs），前處理采用超聲萃取-固相萃取凈化?？諝鈾z測：熱脫附-GC/MS分析室內(nèi)空氣中VOCs（如苯、甲苯），采樣體積僅需100mL即可達(dá)到ppb級檢測限。食品檢測農(nóng)獸藥殘留：LC-MS/MS測定蔬菜水果中有機(jī)磷農(nóng)藥（如毒死蜱），樣品經(jīng)乙腈提取，QuEChERS方法凈化，定量限可達(dá)0.01mg/kg。食品添加劑：高效液相色譜法分析飲料中防腐劑（如山梨酸鉀、苯甲酸鈉），C18柱分離，UV檢測器230nm檢測，線性范圍0.1-10μg/mL。醫(yī)藥研發(fā)藥物純度檢查：HPLC法測定抗生素中有關(guān)物質(zhì)，采用梯度洗脫（乙腈-磷酸水溶液），主成分與雜質(zhì)分離度需≥1.5。體內(nèi)藥物分析：LC-MS/MS測定血漿中布洛芬濃度，樣品經(jīng)蛋白沉淀（乙腈沉淀）處理，同位素內(nèi)標(biāo)法定量，回收率>85%。（二）方法開發(fā)基本流程色譜柱選擇非極性化合物（如烷烴、苯系物）：氣相色譜選用DB-5毛細(xì)管柱（5%苯基-95%甲基聚硅氧烷），液相色譜選用C18反相柱。極性化合物（如醇類、有機(jī)酸）：氣相色譜選用PEG-20M極性柱，液相色譜可選用氨基柱或HILIC（親水作用）柱。離子型化合物（如無機(jī)陰陽離子）：離子色譜儀搭配相應(yīng)離子交換柱（如陰離子柱IonPacAS11-HC）。流動相優(yōu)化氣相色譜：調(diào)整柱溫程序（升溫速率5-20℃/min）和載氣流速（1-3mL/min），分流比根據(jù)樣品濃度設(shè)置（高濃度樣品分流比100:1，痕量分析不分流）。液相色譜：反相體系中增加乙腈比例可縮短保留時間，緩沖鹽濃度（如磷酸二氫鉀0.01-0.05mol/L）影響峰形，pH值需控制在固定相耐受范圍內(nèi)（如C18柱pH2-8）。檢測條件設(shè)置紫外檢測器：選擇目標(biāo)物最大吸收波長（如苯甲酸在225nm有強(qiáng)吸收），避免流動相截止波長干擾（如甲醇截止波長205nm）。質(zhì)譜檢測器：優(yōu)化離子源參數(shù)（如ESI源的噴霧電壓3.5kV，毛細(xì)管溫度300℃），選擇響應(yīng)最強(qiáng)的母離子/子離子對用于MRM模式定量。方法驗證按法規(guī)要求（如USP、EP、GB/T）驗證方法的線性范圍（R2>0.999）、精密度（RSD<5%）、準(zhǔn)確度（回收率80%-120%）和檢出限（LOD）、定量限（LOQ），確保方法適用于實際樣品分析。七、儀器校準(zhǔn)與質(zhì)量控制（一）關(guān)鍵參數(shù)校準(zhǔn)流量與壓力校準(zhǔn)氣相色譜：使用皂膜流量計校準(zhǔn)載氣流速（誤差應(yīng)<2%），定期檢查電子壓力控制器（EPC）的壓力精度（如0.1psi設(shè)定下偏差≤0.02psi）。液相色譜：通過稱量法校準(zhǔn)泵流速（收集10分鐘流動相，重量與理論值偏差應(yīng)<1%），壓力傳感器每年校準(zhǔn)一次。溫度校準(zhǔn)柱溫箱：使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計測定不同設(shè)定溫度（如30℃、60℃、