气相色谱仪校准方法的探讨

林景峰

广东省计量科学研究院东莞计量院 广东东莞 523343

1 气相色谱仪校准概述

碳氢化合物的环境化学因其污染潜力（如在大气光化学中）和对人体健康的毒性影响而受到广泛关注。为了正确诊断大气HC的污染状况，最常见的选择之一是使用装有气相色谱法火焰电离检测器（FID）或质谱法（MS）的气相色谱仪。然而，由于在现场条件下（如强烈的工业排放源、机动车辆、气体爆炸、意外泄漏等）使用这种系统通常是不合理的，因此许多努力被用于开发便携式设备，如可燃气体指示器和有机蒸气分析仪。因此，HC的测量技术是在考虑到用户的具体需求之后确定的。在本研究中，使用四种氢化物（例如苯、甲苯和二甲苯（通常称为BTX）加上丙烷）对四氢大麻酚（THC）分析仪的性能进行了研究，这些化合物用于便携式四氢大麻酚（THC）分析仪和GC-FID之间的交叉校正[1]。

2 THC分析的仪器设置

在实验一阶段，采用气相色谱-氢火焰离子化检测器和多功能热解吸装置（TD）对BTX和丙烷的标定性能进行了分析，该装置由AirServer（AS）单元组成。AS单元用于控制标准气体流入多功能TD系统在所需的流量条件（例如，流量和持续时间）。

装有TD装置的气相色谱系统按以下顺序运行：①将样品转移到TD装置；②将分析物聚焦在-10℃的冷阱上；③在300℃下热解吸5分钟；④随后将热解吸分析物输送到FID系统。冷阱的制备方法是将碳黑b（60/80目）和碳酸1000（60/80目）按质量比1：1（质量基数）填充。气相色谱-氢火焰离子化检测系统在30（N2），30（H2），300mL/min（空气）的流速下，以超纯N2为载气（1.6mL/min）进行检测。烘箱初始温度为35℃，保持2分钟，然后程序升温设定为5℃/min，升至175℃。探测器温度设定在240℃。采用DB-VRX色谱柱（60m×0.32mm×1.8μm），氢火焰离子化检测器（FID）检测。

3 实验结果分析

3.1 THC分析仪的基本质量保证

使用来自两个独立制造商的两个最具代表性的THC分析仪模型。本研究中使用的THC分析系统提供了质量保证（QA）的一般特征。由于在现场研究中最常用的是两种THC分析器Micro-FID和TVA-1000，因此根据它们的QA参数讨论了这两种系统的基本分析参数。在这里，我们讨论了制造商指南中提供的质量保证信息，原因是没有用于此类测试的主要标准气体（在非常高的浓度下，如10，000ppm）。按甲烷当量计算，这两种体系的线性范围分别为0.5-2000ppm和0.5-10000ppm。在线性范围内，以甲烷当量计算，微型氢火焰离子化检测器的准确度为10%。然而，TVA-1000的准确性信息并没有在相应的制造商指南中提供[2]。

3.2 GC线性度评估

对气相色谱-氢火焰离子化检测器（FID）测定丙烷进行了线性检验。在此标定实验中，我们使用了DF值为1到13的WS气体，在很宽的浓度范围内进行了扩展性测试。为了检验，结合相同的标定数据集，建立了不同终点的标定曲线，比较了线性范围。结果表明，分析物质量增加10倍导致气相色谱灵敏度降低近24%，而其线性在相关系数方面保持相当好的形状。如果考虑到这种大的可变性，为了准确测定碳氢化合物样品，气相色谱-氢火焰离子化检测器系统的校准应与样品的实际浓度水平相匹配[3]。

3.3 THC分析仪对混合气体的分析性能

本研究中使用的THC分析仪（如微型氢火焰离子化检测器）主要采用火焰离子化检测技术来测量空气中总的VOC（如HC）浓度。氢火焰检测器测量碳化合物在氢氧火焰中燃烧而产生的碳氢化合物电离电流，以确定碳含量。在THC分析仪中，内置泵将样品送入氢火焰离子化检测器，样品与氢混合，在两个电极之间的空气中燃烧。因此，在两个电极之间产生的电流与燃烧混合物中的碳原子数成正比。因此，总挥发性有机化合物的浓度显示在ppm单位。

最后，在微型氢火焰离子化检测器和TVA-1000之间对THC分析器的相对性能进行评估时，两者之间存在着明显的对比，本次测试的结果证实了这两个系统在相反的方向上始终存在着实验偏差（如PD值）。微型氢火焰离子化检测器显示为阴性的PD值，并且随着标准浓度的增加呈下降趋势。这种模式在TVA-1000中一致出现，但PD值为正值。此外，由于微型氢火焰离子化检测系统对气体组成的变化反应较为动态，因此响应因子的设置是获得可靠结果的关键参数。

4 结语

综上，在微型氢火焰离子化检测器和TVA-1000之间对THC分析器的相对性能进行评估时，两者之间存在着明显的对比，本次测试的结果证实了这两个系统在相反的方向上始终存在着实验偏差（如PD值）。有趣的是，微型氢火焰离子化检测器显示为阴性的PD值，并且随着标准浓度的增加呈下降趋势。这种模式在TVA-1000中一致出现，但PD值为正值。此外，由于微型氢火焰离子化检测系统对气体组成的变化反应较为动态，因此响应因子的设置是获得可靠结果的关键参数。综上所述，本研究结果显示，在使用THC分析仪之前，如果描述一些因素（浓度水平、气体组成和响应因子的设置），可以准确地测量VOC。