氣相色譜檢測(cè)器FID-培訓(xùn)講解.ppt

1、氫火焰離子化檢測(cè)器 FID /介紹,預(yù)警監(jiān)測(cè)事業(yè)部 邱東東 2014-04-25,內(nèi)容簡(jiǎn)介,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,2/32,1、氫火焰離子化檢測(cè)器/FID-背景與概況,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,4/32,1.1 背景,1958年Mewillan和Harley等分別研制成功氫火焰離子化檢測(cè)器（FID） 氫火焰檢測(cè)器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異、穩(wěn)定可靠、操作方便，所以經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，今天的FID結(jié)構(gòu)仍無(wú)實(shí)質(zhì)性的變化。,發(fā)展背景,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,5/32,FID屬于破壞性、質(zhì)量型檢測(cè)器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當(dāng)有機(jī)化合物進(jìn)入以氫氣和氧氣燃燒的火焰，

2、在高溫下產(chǎn)生化學(xué)電離，電離產(chǎn)生比基流高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的離子，在高壓電場(chǎng)的定向作用下，形成離子流，微弱的離子流（10-1210-8A）經(jīng)過(guò)高阻（1061011）放大，成為與進(jìn)入火焰的有機(jī)化合物量成正比的電信號(hào)，因此可以根據(jù)信號(hào)的大小對(duì)有機(jī)物進(jìn)行定量分析。,1.2 概況,2、氣相色譜檢測(cè)器的種類及分類方法,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,7/32,氣相色譜檢測(cè)器種類較多，各種檢測(cè)器各具特性，在選用的過(guò)程中，一般根據(jù)檢測(cè)的對(duì)象物質(zhì)和相關(guān)要求而定。,2.1 氣相色譜檢測(cè)器種類,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,8/32,2.2 氣相色譜檢測(cè)器分類方法,在氣相色譜法中，檢測(cè)器的分類較常用的有四種分類法。

3、（1）按響應(yīng)時(shí)間分類 （2）按響應(yīng)特性分類 （3）按樣品變化情況分類 （4）按選擇性能分類,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,9/32,積分型檢測(cè)器顯示某一物理量隨時(shí)間的累加，也即它所顯示的信號(hào)是指在給定時(shí)間內(nèi)物質(zhì)通過(guò)檢測(cè)器的總量。例如：質(zhì)量檢測(cè)器、體積檢測(cè)器、電導(dǎo)檢測(cè)器和滴定檢測(cè)器等，此類檢測(cè)器在一般色譜分析中應(yīng)用較少。,（1）按響應(yīng)時(shí)間分類,微分型檢測(cè)器顯示某一物理量隨時(shí)間的變化，也即它所顯示的信號(hào)表示在給定的時(shí)間里每一瞬時(shí)通過(guò)檢測(cè)器的量。例如：熱導(dǎo)檢測(cè)器、氫焰檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器和火焰光度檢測(cè)器、等，此類檢測(cè)器為一般色譜分析中的常用檢測(cè)器。,（2）微分型檢測(cè)器,（1）積分型檢測(cè)器,氫火

4、焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,10/32,（1）濃度型檢測(cè)器 濃度型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中組分濃度瞬間的變化，也即檢測(cè)器的響應(yīng)值取決于載氣中組分的濃度。例如：熱導(dǎo)檢測(cè)器和電子捕獲檢測(cè)器等。,（2）質(zhì)量型檢測(cè)器 質(zhì)量型檢測(cè)器測(cè)量的是載氣中所攜帶的樣品組分進(jìn)入檢測(cè)器的速度變化，也即檢測(cè)器的響應(yīng)值取決于單位時(shí)間組分進(jìn)入檢測(cè)器的質(zhì)量。例如：氫焰檢測(cè)器、火焰光度檢測(cè)器、熱離子化檢測(cè)器,（2）按響應(yīng)特性分類,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,11/32,在檢測(cè)過(guò)程中，被測(cè)物質(zhì)發(fā)生了不可逆變化（其分子形式被破壞）。例如：氫焰檢測(cè)器、火焰光度檢測(cè)器、熱離子檢測(cè)器。,（3）按樣品變化情況分類,在檢測(cè)過(guò)程中，被測(cè)物

5、質(zhì)不發(fā)生不可逆變化（仍保持其分子形式）。例如：熱導(dǎo)檢測(cè)器和電子捕獲檢測(cè)器。,（2）非破壞型檢測(cè)器,（1）破壞型檢測(cè)器,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,12/32,（1）多用型檢測(cè)器 對(duì)許多種類物質(zhì)都有較大響應(yīng)信號(hào)的檢測(cè)器稱為多用型檢測(cè)器。例如：熱導(dǎo)檢測(cè)器和氫焰檢測(cè)器等屬于多用型檢測(cè)器。,（2）專用型檢測(cè)器 僅對(duì)某些種類物質(zhì)有較大響應(yīng)信號(hào)，而對(duì)其他種類物質(zhì)的響應(yīng)信號(hào)很小或幾乎不響應(yīng)的檢測(cè)器則稱為專用型檢測(cè)器。例如：電子捕獲檢測(cè)器、火焰光度檢測(cè)器等。,（4）按選擇性能分類,有時(shí)也把上述分類法結(jié)合起來(lái)。例如：把熱導(dǎo)檢測(cè)器稱為微分-濃度-非破壞-多用型檢測(cè)器，氫焰檢測(cè)器稱為微分-質(zhì)量-破壞-多用型檢

6、測(cè)器,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,13/32,1、靈敏度（S）系指單位量的物質(zhì)通過(guò)檢測(cè)器時(shí)所產(chǎn)生信號(hào)的大小，亦稱檢測(cè)器對(duì)該物質(zhì)的響應(yīng)值。 2、檢測(cè)限（D）又稱敏感度，通常認(rèn)為，產(chǎn)生色譜峰高兩倍噪音時(shí)的量為檢測(cè)限量。 3、最小檢出量（Qmin）又稱最小檢測(cè)量。 4、最小檢出濃度（Cmin）又稱最小檢測(cè)濃度，為最小檢出量與進(jìn)樣量（體積或質(zhì)量）的比值。Cmin=Qmin/Q 5、線性范圍系指其響應(yīng)信號(hào)與被測(cè)物質(zhì)濃度之間的關(guān)系成線性的范圍，以呈線性響應(yīng)的樣品濃度上下限之比值來(lái)表示。,2.3 相關(guān)術(shù)語(yǔ)定義,3、FID基本工作原理,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,15/32,氫火焰離子化檢測(cè)器以氫

7、氣和空氣燃燒生成的火焰為電離源（如圖1），其工作原理圖如圖2所示，具體過(guò)程如下：,FID基本工作原理,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,16/32,（1）氫火焰離子化檢測(cè)器擁有兩個(gè)電極，一個(gè)為極化極（或發(fā)射極），用來(lái)噴射燃燒火焰，另一個(gè)為收集極，在一定極化電壓下用來(lái)收集火焰中的離子。 （2）載氣（氮?dú)猓y帶有機(jī)化合物CnHm和可燃?xì)怏w（氫氣），由噴嘴噴出并進(jìn)入火焰，有機(jī)化合物CnHm在火焰裂解區(qū)發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生自由基（次甲基），反應(yīng)如下： CnHm CH （3）空氣從四周向火焰聚集，上述反應(yīng)產(chǎn)生的自由基CH在火焰反應(yīng)區(qū)與空氣中的激發(fā)態(tài)原子氧（或分子氧）發(fā)生如下反應(yīng)： CH + O CHO+e

8、,FID基本工作原理,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,17/32,（4）生成的正離子CHO+ 與火焰中的水分子碰撞發(fā)生如下反應(yīng)： CHO+H2O H3O+CO （H3O+：水合氫離子） （5）化學(xué)電離產(chǎn)生的正負(fù)離子在極化電壓形成的微電場(chǎng)定向作用下分別向相反極性的電極運(yùn)動(dòng)，（正離子被負(fù)極收集、電子被征集捕獲）形成微電流（約10-610-14A）。 （6）在一定范圍內(nèi)，微電流大小與進(jìn)入離子室的有機(jī)化合物質(zhì)量成正比，正因?yàn)槿绱耍瑲浠鹧骐x子化檢測(cè)器歸屬于質(zhì)量型檢測(cè)器的一種。有機(jī)化合物在火焰中的電離率很低，大約只有1/500000碳原子被電離。 （7）收集極對(duì)微電流進(jìn)行收集、輸出，然后經(jīng)高電阻放大獲得

9、可測(cè)的電信號(hào)。 （8）電信號(hào)輸出到記錄儀，得到峰面積與有機(jī)化合物質(zhì)量成正比的色譜圖。,FID基本工作原理,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,18/32,（9）最后，氫火焰離子化檢測(cè)器根據(jù)色譜圖對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行定性、定量分析。 只要載氣流速、柱溫等條件不變，氣相色譜圖則不變。載氣純度越高、流速越小、柱溫越低或固定相耐熱性越好，氣相色譜圖的基線越低；反之越高。,FID基本工作原理,4、FID 主要特點(diǎn),氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,20/32,（1）氫火焰離子化檢測(cè)器是一種典型的質(zhì)量型檢測(cè)器，測(cè)量的是氣相色譜載氣中某組分的質(zhì)量變化速度，響應(yīng)值與單位時(shí)間內(nèi)某組分進(jìn)入檢測(cè)器的質(zhì)量成正比，峰面積與載

10、氣流無(wú)關(guān)。 （2）氫火焰離子化檢測(cè)器對(duì)有機(jī)化合物具有很高的靈敏度，但對(duì)無(wú)機(jī)氣體、水、二硫化碳、四氯化碳等含氫少或不含氫的化合物靈敏度較低，甚至不響應(yīng)。 （3）氫火焰離子化檢測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、穩(wěn)定可靠、操作方便、響應(yīng)迅速，因此經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)仍無(wú)實(shí)質(zhì)性的變化。 （4）氫火焰離子化檢測(cè)器比濃度型檢測(cè)器的靈敏度高出近3個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)下限可達(dá)10-12g。 （5）氫火焰離子化檢測(cè)器需要用到3種氣體，作為載氣的氮?dú)猓ㄒ灿惺褂煤獾模?、作為可燃?xì)怏w的氫氣、作為助燃?xì)怏w的空氣。這3種氣體的流速和配比參數(shù)為：氮?dú)猓簹錃猓?1：（11.5），氫氣：空氣=1：10。,FID 主要特點(diǎn),5、FID

11、常見(jiàn)故障及維護(hù),氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,22/32,故障排除和解決方法內(nèi)容比較多，以下是FID最常見(jiàn)的5種故障，故障的解決方法不在此作詳細(xì)的介紹。,5.1 常見(jiàn)故障,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,23/32,（1）更換或清洗碰嘴 在實(shí)驗(yàn)達(dá)到一定次數(shù)，儀器靈敏度降低、造成色譜噪聲和尖峰信號(hào)時(shí)，更換或清洗。定期更換或清洗。,5.2 日常維護(hù),氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,24/32,（2）清洗收集極 在實(shí)驗(yàn)達(dá)到一定次數(shù)，儀器靈敏度降低、造成色譜噪聲和尖峰信號(hào)時(shí)，更換或清洗。 （3）更換FID點(diǎn)火線圈 注意事項(xiàng)： 氫火焰離子化檢測(cè)器使用的燃?xì)馐菤錃?，如果打開(kāi)了氫氣流量，而色譜柱未與

12、檢測(cè)器和進(jìn)樣口接頭連接，氫氣會(huì)流入柱箱而引起爆炸。檢測(cè)器接頭必須始終與色譜柱或堵頭連接。,5.2 日常維護(hù),6、氣相色譜 FID 應(yīng)用實(shí)例,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,26/32,GC5890F 南京科捷分析儀器有限公司,6.1 國(guó)產(chǎn)GC5890F氣相色譜儀,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,27/32,（1）可直接接駁HP5890微型單絲熱導(dǎo)檢測(cè)器、氫火焰離子化檢測(cè)器及相關(guān)檢測(cè)器控制板。 （2）獨(dú)特的進(jìn)樣口設(shè)計(jì)，雙柱補(bǔ)償功能不僅解決升溫帶來(lái)的程序漂移，而且減去背景噪音的影響，可以得到更低的最小的檢測(cè)限。 （3）可同時(shí)安裝兩種進(jìn)樣系統(tǒng)：填充柱、毛細(xì)管分流/不分流進(jìn)樣系統(tǒng)（具有隔膜清掃功能

13、）；可同時(shí)安裝兩種相同或不同的檢測(cè)器：氫火焰離子化檢測(cè)器（）、熱導(dǎo)檢測(cè)器（）可選配自動(dòng)手動(dòng)氣體六通進(jìn)樣閥進(jìn)樣器、頂空進(jìn)樣器、熱解析進(jìn)樣器、裂解爐進(jìn)樣器、甲烷轉(zhuǎn)化爐。,6.1 國(guó)產(chǎn)GC5890F氣相色譜儀,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,28/32,（4）檢測(cè)器系統(tǒng)：火焰離子檢測(cè)器容易拆卸和安裝，便于清潔或更換噴嘴；高阻值單柱熱導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)靈敏度高，基線穩(wěn)定快（分鐘即可穩(wěn)定）；輸入信號(hào)可進(jìn)行對(duì)數(shù)放大，減少干擾，提高靈敏度可選配TCD、ECD、NPD、FPD。,6.1 國(guó)產(chǎn)GC5890F氣相色譜儀,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,29/32,GC5890BX 便攜式氣相色譜儀 主要配置：FID

14、、TCD、FPD、ECD、NPD、PDHID可選。,6.2 國(guó)產(chǎn)GC5890BX便攜式氣相色譜儀,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,30/32,主要特點(diǎn)： 體積小、重量輕(6KG)、分析速度快，可在數(shù)十秒內(nèi)分析幾十種從氣體到高沸點(diǎn)的物質(zhì)，安裝氦離子化檢測(cè)器PDHID以后可以檢測(cè)高純氣體，最小檢測(cè)濃度50PPb以上。 主要指標(biāo)： 溫度范圍：環(huán)境溫度至250 升溫速度：110/秒 FID檢測(cè)器： 靈敏度：510-11g/s 線性范圍：106 TCD熱導(dǎo)檢測(cè)器 敏感度：S3000mv.ml/mg(正十六烷/異幸烷)其中TCD 10000mv.ml/mg 基線噪音：20v 基線漂移：50v/30min 線性：105,6.2 國(guó)產(chǎn)GC5890BX便攜式氣相色譜儀,氫火焰離子化檢測(cè)器/FID 介紹,31/32,應(yīng)用范圍： 便攜式氣相色譜儀可廣泛應(yīng)用于： 1) 建筑裝飾材料、家具釋放的有毒、有害氣體現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 2) 辦公大樓，居