新型气相色谱仪-中试控股

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新型气相色谱仪

时间：2022-09-15

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：新型气相色谱仪

中试控股 ✔ 塑造中国制造的优质品牌

30多年专业制造：ZSSP-9900色谱分析仪

ZSSP-9900变压器油气相色谱仪用于电力系统绝缘油中溶解气体组份含量的测定，一次进样即可完成绝缘油中溶解的7种或者9种气体组分含量的全分析
检测：H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2等（国家规定的七组分溶解气体）
ZSSP-9900变压器油气相色谱仪是用色谱法测定变压器油中溶解气体的组分含量，是发供电企业判断运行中的充油电力设备是否存在潜伏性的过热、放电等故障，以保障电网安全有效运行的有效手段。

经中科院湖北计量中心检索，ZSSP-9900变压器油气相色谱仪的综合技术处于国内领先，并达到高水平，优于国家标准。该产品荣获高科技成果转化，并荣获重点新产品称号，优良产品的技术性和良好的市场前景。

解读新国标：GB50325-2020
2020年1月16日经中华人民共和国住房城乡建设部批准发布,GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》于2020年8月1日起正实施，旧标准GB50325-2010同时废止。

下面中试控股详细讲解全新的色谱技术：ZSSP-9900变压器油气相色谱仪

ZSSP-9900变压器油气相色谱仪

ZSSP-9900变压器油气相色谱仪气相色谱仪Smart（智能式）
产品简介 Product Introduction
气相色谱仪Smart(智能式)是中试控股根据自身的物联网色谱仪技术，在GC2030Plus平台上基础上研发生产的一款智能物联网气相色谱仪，采用电子气路控制系统替代机械式减压阀，由系统程序通过电子气路控制单元（EPC/AFC）来精准控制载气、氢气、空气的压力和流量，在配置自动进样器等配套设备的情况下，可以使用手机、平板电脑、笔记本通过无线网络远程控制整套设备的运行，真正实现仪器无人值守运行。
产品特征 Product Characteristics
主要用途
用于有机化合物（无机气体）的定性定量分析
工作环境要求
温度要求：15℃—35℃
湿度要求：25%—80%
电源要求：AC220V±10%，50Hz
功率要求2200w
外形尺寸600×550×450mm
重量约60kg
ZSSP-9900变压器油气相色谱仪气相色谱仪主机
温控区
12路独立控温
电路设计
采用ARM嵌入式设计，内部CAN的方式，温控采用高频1700次/秒的反馈机制，控制精度更高
显示器
7寸彩色触摸屏显示，中英文切换，智能化人机对话
进样口
可配3个进样器（填充进样口、分流/不分流毛细进样口）
检测器
可选配4个检测器（FID、TCD、FPD、ECD、NPD、PID）等
辅助进样装置
可选配进样阀、顶空进样器、热解析进样器、自动进样器等
ZSSP-9900变压器油气相色谱仪气相色谱仪色谱软件
全反控网络色谱工作站，可自动获取到色谱仪IP，MAC地址，并能够实现网络自诊断，仪器联网即可实现软件远程更新，固件“一键更新”等功能
连接方式
网络端口连接，亦可同时选择485等模拟输出口，可通过MUDBAS（TCP/IP）协议实现在线仪表的DCS快速通讯及连接
智能化
具有开机自动调取方法文件，自检，当色谱仪达到开机条件后，自动完成升温、点火、准备、自动阀切换、做样、后处理并上传数据结果到指定DCS，可轻松实现在线监测的项目要求
方法储存及方法序列
仪器内部具有大容量储存卡8G，可大量储存色谱方法；方法序列可随意编辑，以便测定不同项目或者实现测试完毕后自动关机等动作，较少人工的无效等待
断电保护
仪器采用断电保护功能，断电瞬间自动保存设置数据，来电即可实现自动升温点火等常规仪器准备工作
自动化
配套8路外部事件，各路事件独立完成所需要参数的设置及执行
快速功能
仪器具有一键准备，一键降温，一键运行及一键点火等快速测试功能，大大节约客户无效等待时间
拓展
zui多4路输入输出设计，可轻松实现通过外部设备启动色谱仪或者色谱仪启动外部事件，输出模式：IO无源触点或者24V输出
升降温
具备快速加热和冷却功能
柱箱温度
室温以上5℃ ～ 450℃（使用液态CO2时可达-50℃，液氮可达-99℃）
程序升温
32阶31平台
zui大升温速率
250℃ / min
温度设定精度
0.1℃
控温精度
0.01℃
温度稳定性
周围温度每变化1℃，柱温箱温度变化小于0.01℃
冷却速度
从 350 降到 50℃ ≤8min（室温25℃）
超温保护
柱温箱内温度过高时，开启自动保护功能
zui大运行时间
9999.99分钟

ZSSP-9900变压器油气相色谱仪气相色谱仪基本参数
进样口数量：zui多可同时安装三个独立控温的进样单元（进样口/进样阀）
进样口温度范围：zui高温度420℃，升温设定1℃步阶
进样单元种类：单/双填充柱进样口、分流/不分流进样口、宽口径进样口
单/双填充柱
进样口
用途：用于3mm/4mm外径的不锈钢/四氟/玻璃色谱柱的进样，也可以用于大口径毛细柱的进样，多用于常量组分测定
程序段数：7段
压力设定范围：0~150psi
流量设定范围：0~200ml/min（以N2为载气时），0~1250ml/min（以H2，He为载气时）
程序比率设定范围：-400~400 mL/min
校正功能：保持柱温箱升温中的柱流量
分流/不分流
毛细柱进样口
用途：用于毛细管色谱柱的进样，多用于微量杂质测定
特点：配备全自动电子流量控制系统AFC，具备室温补偿和自动环境补偿功能支持恒流，恒压，程序增加流速，程序升压及压力脉冲等操作模式以及独特的恒线速度控制功能
标准配备载气节省模式，有效节约载气消耗量
压力设定范围：0~1035 kPa（相当于0-150 psi）
升压速率设定范围：-400~400 KPa/min
压力程序：7阶
分流比设定范围：0~9999.9
流量设定范围：0~1250mL/min
校正功能：可保持柱温箱升温中的柱平均线速度（只限毛细管柱时）
直接进样
压力方式
压力设定范围：0~1035kPa（相当于0-150 psi）
压力程序的阶数：7阶
程序比率设定范围：-400~400 KPa/min
直接进样
流量方式
流量设定范围：0~1250 mL/min
程序段数：7段
程序比率设定范围：-400~400 mL/min
校正功能：可保持柱温箱升温中的柱平均线速度（只限毛细管柱时）
进样阀
高温伴热阀箱：zui多可控制4路多通阀，zui高可达225度
基本参数
可同时安装四个独立控温的检测器，检测器的气体由手动压力控制系统控制，检测器的数据采集速率是zui高可达250Hz（4ms）
氢火焰离子化
检测器
（FID）
zui高使用温度：420℃
方式：双流路方式
自动点火功能：采用军工级点火器，点火丝采用非裸露设计，使用寿命是常规点火丝100倍，10年质保
检测限：3.0 × 10-12g/s（正十六烷）
基线噪音：≤2 ×10-14A
基线漂移：≤1 × 10-13A/30 min(仪器稳定2小时后)
动态范围：107
热导检测器
（TCD）
zui高使用温度：300℃
方式：双臂微孔热丝设计
灵敏度：S值≥12000mv.ml/mg(苯)
基线噪音：≤10uv
基线漂移：≤50uv/30min
动态范围：105
电子捕获
检测器（ECD）
zui高使用温度：400°C
方式：使用Ni63源恒电流方式
zui小检测限：≤1.0 × 10-13g/s（r-666）
基线噪音：≤40uv
基线漂移≤100uv/30min
动态范围：104
火焰光度
检测器
（FPD）
zui高使用温度：350°C
zui小检测限：≤1.4×10-12g/s(P) ，≤5×10-11g/s(S)；
基线噪音：≤20uv
基线漂移≤50uv/30min
线性动态范围：≥103S，≥104P；
色谱
工作站
适用于win7、win10等操作系统，由符合A/A（美国分析学会）标准的CDF文件读入采样数据
数据采集
自主开发的反控型网络色谱工作站，实现三通道数据同时采集及控制（提供软件著作证书）
权限管理
可实现运维人员，仪器使用员和设备管理员三级权限管理
数据传输
采用网口通信的方式，数据吞吐量更快速，双向握手频率更高，具有完全自主知识产权的色谱系统具有MODBUS/TCP的标准接口，可以和DCS方便对接
灵敏度
1uV*s，动态范围：220
网络通信
支持无线网络通信连接
无人值守功能
支持开机自启动，自动升温，自动点火，自动开桥流，自动采集样品，自动处理数据，自动出数据趋势图等自动化在线监测所需要的各种功能
自动标定
对于定制化项目，可实现自动走零，走标，校零，校标等功能，也可定时校准
系统安全
全面支持FDA-21CFR Part11认证（电子署名、履历、用户密码）、系统适用性测试（SST）和系统认证工具（IQ/OQ）
批量化处理功能
批处理功能使得仪器的控制、自动进样器序列采集、自动积分校正及输出报告均可一气呵成，将日常繁琐的分析简单化
数据比对
强大的后处理功能，谱图比较、重校正、数据的输入输出等功能一应俱全，“特别关注Online”可以在线得到分析结果，而无需等到采集结束

ZSSP-9900变压器油气相色谱仪的全新技术

ZSSP-9900变压器油气相色谱仪客户实际应用（节选部分）

影响顶空气相色谱仪分析的参数
一、样品的性质
顶空气体中各组分的含量不仅与其本身的挥发性有关，还与基质有关系，特别是那些在样品基质中溶解度大（分配系数大）的组分，基质效应更为显着。这是气相色谱仪顶空进样的一大特点，即顶空气体的组成与原样的组成不同，这对定量分析的影响非常严重，因此标准品必须与样品相同或者相似的基质，否则定量分析误差较大。减少基质效应：盐析、加水、调pH、固体粉碎、稀释等。
二、样品量
在顶空气相色谱中，进样量是通过进样时间或者定量管来控制的，还受温度和压力的影响。顶空分析进样量是无重要意义的，重要的是进样量的重现性，即要保证进样条件的完全重现顶空瓶中的样品体积对分析结果的影响很大，样品量需依据样品体系的性质来确定。
样品量的重现性：待测组分的分配系数越小（在凝聚相中的溶解度越大），样品量波动对结果的影响越大，实际分析，分配系数一般未知，故需保证样品量的一致性。
样品瓶的容积：样品体积的上限是样品瓶的80%，以便有足够的顶空体积，常采用小于50%样品瓶体积。
总之：样品性质、分析目的和方法决定样品体积的主要因素。
三、平衡温度
样品的平衡温度与蒸汽压直接相关，影响分配系数。一般来说，温度也高、蒸汽压越高、顶空气体的浓度越高，分析灵敏度就越高。待测组分沸点越低，对温度越敏感，从这一角度，平衡温度高些，有利于缩短平衡时间。
实际分析中往往是在满足灵敏度的条件下，选择较低的平衡温度。过高的温度会导致某些组分的分解、氧化（样品瓶中有空气），还可能使顶空气体的压力过高，特别是有机溶剂（故要选择高沸点的有机溶剂），过高的顶空气体压力会导致系统漏气。
四、平衡时间
平衡时间本质上取决于被测组分分子从样品基质到气相相色谱仪的扩散速度。扩散速度越快，所需平衡时间越短。另外，扩散系数又与分子尺寸、介质黏度和温度有关。温度越高、黏度越低，扩散系数越大。所以提高温度可以缩短平衡时间。缩短平衡时间可以采用搅拌的方法，机械振动搅拌或者电磁搅拌。分析系数大的样品，采用搅拌影响较小。
五、样品瓶
顶空样品瓶要求体积准确、能承受一定的压力、密封性好、对样品无吸附作用。现在一般使用硼硅玻璃制造。样品瓶体积一般10~20mL,一般根据仪器要求和样品确定体积。液体一般使用20mL。仪器因数要考虑色谱柱口径的大小、进样体积等。
密封盖由塑料或者金属加密封垫组成。通常使用一次性的金属压盖。密封垫有三种硅橡胶（耐高温性能好)、丁基橡胶（价格低）、氟橡胶（惰性好），为防止密封垫对样品组分的吸附，现多用内衬聚四氟乙烯或铝的密封垫。必要时应通过空白分析确认密封垫中不挥发物对样品分析的干扰。
顶空进样器气路系统：顶空进样器的主气路部件共包括以下各部件： 4个阀、3个加热区、压力调节器、样品定量环、取样探针、管路与接头；顶空分析流程：顶空进样器的分析过程可分为四个步骤：1、加热平衡；2、负压取样填充样品定量环；3、定量环平衡；4、进样。

二次热解析气相色谱法
世卫组织将挥发性有机物（VOC）定义为在常压下沸点为50～260℃的各种有机化合物，由于其单组份浓度低，故常用TVOC表示其总量，TVOC大多数都有毒性。用二次热解析气相色谱法测厂界空气中TVOC的方法，具有准确度、精确度好，重复性好和分析时间短的优点。
1　实验部分
（1）原理。用Tenax吸附管采集一定体积的空气样品，厂界空气中的挥发性有机化合物保留在吸附管中。采样后，将吸附管加热，解吸挥发性有机化合物，待测样品随载气N2进入气相色谱仪，用保留时间定性，峰高或峰面积定量。
（2）仪器。气相色谱仪、二次热解吸仪。
（3）实验条件。标样采样管：U型0.2gTenax吸附管；冷阱浓缩富集温度：-5℃；标样采样流量：80mL/min；采样时间：5min；检测器：FID；载气：高纯氮99.999%，空气99.99%，氢气99.99%；毛细管色谱柱：SE-30（50m×0.53m×3.0um）；进样口50℃保持1min，以3℃/min升温至100℃，再以8℃/min升温至200℃，保持15min。
（4）老化。热解析仪和气相色谱仪联机分析状态下，采样管在280℃老化至空白解析后无干扰峰，密闭洁净封装备用；毛细管色谱柱从50℃升温至200℃逐步老化，清除残留物，全程需49.5min。老化后的采样管经抽验进行热解析分析过程，取得良好空白色谱后，方可拿到现场采样，否则须再次老化。
（5）采样。将Tenax采样管与采样器连接，按气体采集法进行采样，调节流量，以保证在适当的时间内获得所需的采样体积（1L≤V＜10L），采样小于10L以确保不会超过安全采样体积，避免发生组份穿透；如果总样品量超过1mg时采样体积相应减少，采好后迅速密封。
（6）分析。用不同浓度的标准溶液通过热解吸注入采样管，热解吸气相色谱法分析吸附管标准系列，进行空白测试，以扣除空白后峰面积为纵坐标，以待测物质量为横坐标，绘制标准曲线；采集样品，在热解吸仪上对样品解吸和浓缩，送入气相色谱仪分析，用保留时间定性，峰面积定量，色谱分析时间为26.9min，比GB/T18883-2002方法缩短25.1min，同时进行平行样分析，均在保证值范围内。
2　结果讨论
（1）标准曲线。以峰面积与其浓度作回归曲线，得线性方程y=a+bx，TVOC混合标准品溶液中各组分线性回归方程：苯y=202373x-4764.4，甲苯y=165926x-3174.7，乙酸正丁酯y=14127x+224.3，乙苯y=133566x-2177.1，对（间）二甲苯y= 131246x-694.0，苯乙烯y=192548+17214.0，邻二甲苯y= 119599x-1466.8，正十一烷y=88737x+5790.7；其相关系数分别为0.9999，1.000，0.9985，0.9999，1.000，0.9985，1.000，0.9995。
（2）准确度。通过本方法对国家标准物质研究中心的标准样品进行分析，苯、甲苯、乙苯、对（间）二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯的测定值为：144、140、140、298、144、143，其对应标准值为149±10、147±9、148±9、149±9/148±10、149±8、150±10（单位ug/mL）。将测定值与标准示值进行比对，各组分的测定结果均符合要求，说明该法测定的结果准确可靠。
（3）精确度。向老化清洁后的吸附管中加入浓度为10mg/mL TVOC混合标准液各1μL，参照校准曲线选定的色谱条件重复性试验。各组分的峰面积测定结果的相对标准偏差RSD符合国标给定的范围（0.4%～2.8%），表明本法具有较好的精确度，可满足定量分析的要求。
用Tenax采样管二次热解析气相色谱法测定塑料玩具厂界空气中TVOC的方法，从目前看便捷，可使苯为代表的低沸点组份和正十一烷为代表的高沸点组份获得较高的吸附/解吸效率，提高工作效率和数据重复性准确性。
气相色谱分析的样品导入技术及其应用
近几年气相色谱的样品导入技术发展迅猛，具有绿色环保等优势，如静态顶空、热脱附、固相微萃取等技术，逐渐取代了原有的传统进样方法，在化妆品、食品、包装和制药业中的挥发性成分测定中得到了广泛应用，具有较好的前景。因此由中试控股色谱技术人员就几种环保的样品导入方法进行分析。
有机化合物的主要分析方法就是气相色谱法，在其预处理样品的步骤中，如液-液萃取，需要耗费大量有机溶剂，而这种有机溶剂的废液是一种环境污染源。当前对于分析化学技术的要求除了高效、灵敏和便捷之外，还要求其低污染，减少有害试剂的使用。
1 静态顶空
1.1 原理
静态顶空法是一种间接性的测定方法，主要是对固液体蒸汽中挥发性成分进行气相分析，其原理主要是依据拉乌尔定律，也就是当系统达到恒温状态下的动态热平衡时，气相中的组分浓度较为恒定。
顶空技术的优点主要为：防止分析物在基体中被萃取，缓解溶剂对环境造成的污染；获取组分较为干净，基体造成的干扰较小；缩短预处理所耗费的时间，维护进样系统。
1.2 应用
静态顶空测量的主要为200℃以下的挥发性组分，及预处理较为困难的样品，而高沸点的难挥发物先完成化学衍生化。顶空技术通常用于食品、香精、环境样品和烟草产品中的易挥发物。
2 热脱附
2.1 原理及吸附剂选择
热脱附是通过热的流动气体（惰性）解析或者提取溶液样品中目标物的一种技术，其中包括样品采集、样品预处理浓缩、目标物提取和进样等系列过程。相较于传统溶剂的洗脱，热脱附技术的操作更为便捷，具有较高的富集效率，且溶剂无毒性，是一种环保、绿色的预处理样品技术。
一些专家对热脱附装置进行了完善，如通过气路回路和吸附剂分离捕集，有效防止了记忆效应，而热转换线的缩短，有效降低了损失和分解的有机物量，大幅度改善了系统灵敏性，能够在不同的基体中广泛应用。中试控股实现了同步切换电子控制阀和电子制冷，有效避免了结冰堵塞，100℃/s的加热效率保证系统解吸效率较高，而双重浓缩（冷阱、采样管）使富集倍数能够达到十万以上。分流系统能够重复多次样品实验，而泄露测试装置能够使数据和样品更为完整。
热脱附技术中应用的吸附剂与其他技术中所用吸附剂有一定程度的共通性，通常情况下，可以参照吹扫捕集技术来进行吸附剂的选择。原有的热脱附技术是一种单级过程，其将样品中的分析物直接送至气象色谱分析仪中，这个过程通常需要耗费几分钟的时间，而较长的进样时间会展宽色谱峰。因为溶剂和水无法事先排除，在制冷过程中易导致鬼峰、管路堵塞和高背景，单向流路会严重影响分析的重现性。
2.2 应用
热脱附技术具有较好的扩展性，能够延续到GC/MC、GC使用的药品，经常联用其他样品导入法如固相萃取。热脱附技术主要被应用于环境样品中，分析半挥发性和挥发性有机物，目前主要应用在药物、食品和法医分析等领域中。
3 固相微萃取（SPME）
3.1 定量依据及参数选择
SPME是在原有的固相萃取技术的前提下，新兴的一种萃取分离技术，其采用的萃取头是熔融石英纤维，萃取头上涂有色谱固定液，在选择固定液时，可以遵循相似溶液的原理。相关专家通过数学模型推导在一定条件下的分析物萃取量与初始浓度的关系，通过推导发现无论萃取是否平衡，萃取物在萃取涂层中的质量，都与初始浓度为正比关系。
3.2 应用
近十年来，SPME技术愈发成熟，得到了较快的发展和广泛应用。在SPME的相关文献报道中发现，SPME法主要在食品检验、生物化学、环境监测、医药卫生和法医分析等领域中，特别是在分析环境有机污染物中应用更为广泛，如工业废水、地表水、工业废气和土壤沉积物中的胺类化合物、多环芳烃检测。部分待测物的回收率和萃取率都较低，SPME法可以对样品进行衍生化处理。
综上，静态顶空法比较适用于易挥发的微量化合物测定，而分析难挥发的小痕量化合物时可借助吸附剂。热脱附技术沸点适用性较好，能够在多种样品类型中应用。SPME法能够直接连接气象色谱分析仪，具有较好的快捷性和简便性。