一份色谱实验记录(二）

　每家公司的气相色谱仪的基本组成都是大同小异，下面就讲一下GC－9A比较特殊的几个地方。

　　 在气路流量控制方面，GC-9A除了一堆压力表外，还诚意十足地装了两个转子流量器，这指示的可是真正的流量啊，这可不是那种偷工减料地用压力表换算流量的做法啊。这一点在其它公司的仪器上均看不到，这是岛津自己的气相也不再安装了。

 　　在进样口方面，GC-9A的进样垫可以一直通用到GC－17A和GC－2010，偏偏这台GC-9A配的进样垫还特别多，到现在也没用完，质量也很好，在放了25年后，也一样软硬适中，气密性良好。

　　最值得一提的还是那个FID检测器，我们在做5890或6890时，一个基本功就是清洗检测器，特别是FID检测器，反正峰形不好了，点火不顺了，多半都是检测器的问题，样品多的时候十天半个月就要洗一次。可是对于GC－9A　，在我接手该仪器工作到它退休的十几年间，还没有洗过一次FID检测器，一直做得好好的，根本没有洗的必要，我也不清楚为什么它的检测器不需要洗，不过它的FPD检测器倒是经常要洗，否则不是脏了就是锈了，而HP5890正好相反，FID经常要洗，FPD却不怎么需要洗（也不太好拆）。

　　检测器后面接的是信号放大器，现代色谱仪的信号放大器已经调试集成，在GC－9A上，还残留了绘图仪的影子，把每个检测器的RANG调节和ATTEN调节给单独放在气相表面，需要在使用时进行调节。对于使用者来说，可以用粗调和微调来理解。 

 　信号放大器后面，接了根数据信号线连接数据处理机，但是信号放大器有几组，信号输出也有几组，所以只能如果使用不同检测器，需要我们走到仪器后面，拨出来再插。信号线也简单，随便接，接绘图仪也行，接其它的积分仪也行。我曾经把CR3A和HP的积分仪串联起来使用，发现积分结果非常接近（但还是有那么一点点的区别）。

　　一台比较旧的仪器，使用起来也许没那么方便，但是会更容易让我们对仪器本身的结构与功用产生直接的理解。

　　　一台气相色谱仪的正常运行，除了主机外，还需要一些辅助设备，其中比较重要的就是空气压缩机和氢气发生器。

　　　岛津的标配一般就是日立的空压机加岛津自己公司的氢气发生器。GC－9A那个空压机是110V的，还需要一个电源转换器才能在220伏情况下使用。那台空压机在我接手时已经用了好些年，启动起来震耳欲聋，经常吓我们一大跳，至少它启动时我们是听不太清楚别人说话的，而且一年比一年吵。由于大家都嫌它太吵，后来买过几个国产的中惠普空压机想替代，这时就充分体现出了发达国家与发展中国家产品的工业水准了，那个用冰箱压缩机改装的国产空压机倒真是不吵，可是气体中油份明显偏大，油份大倒也算了，最讨厌的是质量太差，真得是太差，老是坏，修得我不堪其烦，而且再买一台还是一样；这时才发觉那日本空压机虽然很吵，但好象从来不坏啊，排的气里油也不多。好在国产机实在是便宜，后来又换了两台，直到买了精华苑的空压机才算可以正常使用了。从此，我就怕足了国产设备，以后在采购就注意尽量回避，我实在是陪不起那么多时间和精力，光便宜有什么用？区区5%的国产设备，要占据我95%的维修时间。

　　值得严重表扬的是岛津的氢气发生器，一般别人咨询我买气相色谱仪配置时，我的答案中只有一条是始终不变的，那就是如果要买氢气发生器，一定要买岛津的。

　　　期间也买过其它牌子的进口和国产的，都很不理想。进口的氢气发生器多是在线式，不方便经常开关，严重不符合本国国情。国产的氢气发生器一接上色谱，基线就在漂。岛津的是电解纯水式，不会产生漏碱液的现象，频繁开关也不怕，哪怕长时间不开也不影响，虽然说明书上要求经常换干净水，可我们经常是就只加水一直用下去，一般正常用个10　年是最起码的。还有一点，在同规格的进口氢气发生器产品中，岛津不仅质量好，销售量大，价格也便宜。

　　　所以这么多年来，不管买什么牌子的气相，我都是在合同里写明了一定要配岛津的氢气发生器。在提这个要求时，一些与岛津有竞争关系的公司的销售多面有难色，怕岛津公司会卡脖子不给发货，不过好象这么多年来我从来没碰到这种事，每次都正常提供了。这种做事方式就算很厚道了，不象A家，原来还给ABI的液质提供液相色谱仪，自己一推出液质后，马上就停止供应液相给ABI，巨不地道。

　　下面谈下在GC－9A上做过什么具体的项目。 GC-9A上装了三个检测器，FID、ECD、FPD，就以检测器的顺序展开，先是FID　。

　　　刚开始在FID上做的项目主要就是酒中的甲醇杂醇油，植物油中的溶剂残留量，车间空气中的苯、甲苯、二甲苯。项目看起来不多，但是却各有特点，做法差别很大，涵盖了几种常见的气相实验类型。

　　酒中的甲醇杂醇油，如果是白酒样品则不用前处理，可以液体直接进样。它的特点是有一个标准的溶剂峰，而且异丁醇和异戊醇正好在溶剂峰的拖尾处。

　　植物油中的溶剂残留量，是顶空进样气相色谱法。特色在于样品前处理是顶空法，进的样品是气体，没有溶剂峰。

　　车间空气中的苯、甲苯、二甲苯，分为溶剂解吸和热解析，前者进的是液体，有溶剂峰，后者直接气体进样，需要配标准气。

 　　如果刚开始入门，天天只做一种类型实验，很容易思维形成定势而影响对色谱理解的深度与广度。幸运的是，我接触色谱实验一开始就要做不同类型的实验　，从气相、液相到气质，到后来加上薄层色谱及纸色谱最后做到液质，经常换着做，，就算是做气相色谱，项目做得也很杂。做得多了就容易混，后来形成了做实验基本无固定方法的坏习惯。　

　　我接触过一些不同行业的色谱工作者，做药品检测的人很难理解做食品检测的思维方式，长期做液体进样的人没有顶空概念。或者做了很长时间食品药品检测的人完全没有见过职业卫生中最常见的活性碳管。这也不能怪他们，很多实验工作的样品与项目是很狭窄单调的。偏偏我们这里食品水质化妆品空气都要做，要做的项目也很多很杂，所以对不同类型的色谱实验既容易理解，也容易上手，真不知道是幸运还是不幸。也许，这对于学习者是天堂，但对于长期吃这碗饭的人就是炼狱。

　　　一台机器能做什么项目，其实主要看手头有什么材料，特别是有没有合适的色谱柱。在刚开始学做GC－9A时，我看到仪器上面常年放了一张硬纸板，板上画了一张表格，里面有使用GC－9A时所有需要的条件。　　　　在GC－9A仪器台下面的抽屉里，放了二十几根不同规格不同填料的玻璃填充柱，很多柱子是前几任保管人使用的，他们人走了之后我们连这些柱子是做什么项目都也不知道，于是只能长期闲置，很多柱子一直放到仪器退休也没用。只有那些有日常检测项目需要的柱子，才知道做些什么，才会被经常使用。GC－9A另外还配了好几根不锈钢填充柱，有些是空的有些是有填料的，但是也一直不知道是做什么的，也就没有用它。于是我使用填充柱的经验就从玻璃填充柱开始，最后也基本局限在玻璃填充柱。

　　这张表格曾多次抄录并变更，主要变化就是把不怎么用的内容去掉，最后的简化版上面一共有六根柱子，对应六种方法。最后的内容我还留了一份，虽然现在看来里面的内容并不系统，但是当年还是很有用处的。表格上的六个方法，使用ECD和FPD的各一个项目各一根柱，而使用FID的却有四个项目四根柱子。分别是：

　　（1）

　　酒中的甲醇、杂醇油，柱填料为2%ov-17+GDX-102(100:14),　柱流量40ml/min，柱温180℃，进样口温度200℃，在RANGE为3时，SLOPE值约52。

　　（2）

　　化妆品中的甲醇，柱填料为GDX-103，柱流量40ml/min，柱温130℃，进样口温度180℃。

　　（3）

　　职业卫生的空气中苯、甲苯、直甲苯（简称三苯），柱填料为6201釉化：PEG6000（100：5），红色担体；柱流量60ml/min，柱温100℃，进样口温度160℃，SLOPE值约360。

　　（4）

　　植物油中的溶剂残留量（简称溶残），柱填料为DEGS，白色担体（或聚乙二醇，红色担体）。柱流量60ml/min，柱温70℃，进样口温度150℃，在RANGE为2时，SLOPE值约600。

 

＜4＞

    检测酒中的甲醇杂醇油时应该是按GB5009.48－1986，柱长两米，GDX－102填料，但是我当年手头那根却是2%ov-17+GDX-102(100:14)填料的柱子,真是不知为何。因为这个方法换了多次版本号，直到现在也没有大变，填料依然是GDX－102。后来要求测化妆品中的甲醇时发现方法要求的是GDX－103，也就填了一根两米长的（我们的填充柱都是自己填，后来也曾想偷懒买商品柱，到货后一看填得太差了），GDX103柱做甲醇还行，但是做杂醇油效果就不好。到以后来开展水中氯仿四氯化碳时，看方法发现虽然也是GDX－103柱，柱长却是3　米，所以又填了根三米的。所以一种方法一根柱，导致了柱子一大堆。

　　（上面列出的各种项目，它们各自的实验特点在讲完仪器后再具体详解。）

　　这么多柱子放在抽屉里，看上去都差不多，如果不看上面挂的小牌子，真不太好认。不过也有些外观不一样，其中比较好认的是做三苯的柱子，因为它是红色担体；其次就是做溶残的，由于长期进油样的顶空，导致柱子的前半段已经发黑，所以只要看半圈黑就知道它是溶残柱了。后来还有一种柱子也容易识别，就是FFAP柱，淡黄色的。

　　在使用一根新的玻璃填充柱前，需要注意两个容易被忽视的细节。

　　第一个细节是：在使用一根新柱前，要在进样口端和检测器端两边偏下位置各套一个O型橡胶圈，它的作用是在柱子装上金属螺帽时，不会一松手直接砸到下面的双U型玻璃管，玻璃不结实，砸两次可能就完蛋了。O型圈的作用就是托住那两个金属螺帽，它可以直接用金属螺帽里密封柱子用的那种O型圈，不过岛津另外配了一种扁平状的O型圈，也很适用。但我觉得它不应该只给当“托”用的，可是好象又找不到其它作用。

　　第二个细节，就是在装好一根新柱后，要及时在柱子上挂一个小牌子，标记好检测项目和填料成分，否则几根柱子看起来都差不多，很容易搞混。因此腰挂牌子，我们的做法是，把易拉铝罐用剪刀刺破，再剪成许多小椭圆片，用小钉子在上面写上项目和填料内容（长度不用记，一眼就能看出来区别），在小片的一头扎上一个小洞，再穿在曲别针上，就可以将曲别针连小牌子一起挂在玻璃柱子上。铝做的牌子，不怕高温，不会生锈，好用得很。我当时一口气剪了好多小片子，到现在也用不完。

　　GC－9A的ECD检测器的特点就是“慢”，关机时降温很慢，开机后稳定很慢，有时候老化就要两三天，反正都很慢，只是灵敏度还行（好过其它几台5890），看那么老的仪器，也就忍了。

　　　关于ECD检测器检测的项目，纸板上写的只有一行：　

    “有机氯，柱填料为1.5%ov-17+2%QF－1混合固定液,　柱流量90ml/min，柱温200℃，进样口温度230℃，SLOPE值约260。”

    所谓有机氯，也是俗称，我们指的就是六六六，DDT这两种有机氯农药，区区两个项目却有八个异构体峰，非常经典的项目，非常经典的样品前处理方法，也同样非常经典的柱填料。我们现在买国标中心六六六，DDT的混标，它的名称却不是六六六，DDT混标，而是叫有机氯农药混标，可见俗称这种习惯是很顽固的。

　　开始做色谱实验时，只要用ECD检测器肯定是做有机氯实验，我们后来又装了根3　米长的GDX－103柱，测水中的氯仿，四氯化碳。顶空进样的针比较粗，进样时很考技术，经常也就只能做到两个九。

　　当年氟乙酰胺闹得比较凶的时候，我也试过用ECD测，能出峰，峰形还不错，但是灵敏度不太理想，估计F的电负性实在不足，以后也试过测含溴和含碘物质，也都一般。看来最适合的还是含氯化合物。

 　关于FPD检测器检测的项目，在纸板上也只有一行：

　“有机磷，柱填料为1%reoplex Gas chromo,　柱流量90ml/min，柱温180℃，进样口温度230℃，SLOPE值约600。”

　　有机磷就是指有机磷农药，它的项目可是多的去了，从开始区区几项一直做到后面几十项，一直是我们长期的重点实验之一。当年只做了一种单标和一种混标，单标是甲胺磷，混标有5　种农药，分别是DDV，对硫磷（1605），甲基对硫磷，乐果，马拉硫磷。

　　甲胺磷衰减很明显，在很多填料上不出峰，reoplex这种填料使用得不多，主要特点就是比较适合测甲胺磷，不过即使是这种填料，使用时也要小心注意，柱内的填料都填得太多，否则灵敏度会急剧下降，因此该柱长度只有短短1　米，差不多是所有柱子最短的。

　　　GC－9A的FPD检测器由于装在总加热块之外，所以还专门有一个AUX加热控制，需要单独设定。FPD还有一个特点，就是点火的时候空气要开得比较大，最好先把空气开得大大的，等点着火盖上小盖子后，再慢慢地调回设定值，否则容易灭火。这点和FID正好相反，FID需要先把空气调小一些再点火，点火后再把空气调大。这估计与一个是开放环境，一个是封闭环境有关。

　　该FPD检测器很稳定，灵敏度也不错，但有一个短处就是材质选得一般，没有选择不锈钢材料。想想在一个封闭小空间还要加热还要点火，这是个多么恶劣的环境，在做了一段时间实验后，喷嘴容易变脏甚至生锈，如果不及时清理会导致最后检测器都拆不开。

　　建议一个好习惯，就是每次在做完实验后，要把氢气先关掉灭火，继续保持检测器高温多烤十几分钟后再降温关机，以尽量减少腔体里面的残留水分。还有就是在做几次实验后，最好能主动拆开FPD洗洗喷嘴。

 　 GC-9A使用的是填充柱，虽然填充柱现在用得少，但是有些经验还是值得记录。对于上个世纪的色谱工作者来说，不仅要会用填充柱，还要会装填充柱。GC-9A以至于现在还在用的GC－14C，使用的填充柱都是我们自己装的。

　　下面介绍一下如何装填充柱（主要指玻璃填充柱）。

 第一步，配制填料。

　　一般我们之所以不愿意买商品填充柱，主要目的不是为了省钱，而是担心填料配得不好，只有自己做给自己用的，才会尽心尽力。毕竟，填料本身的质量才是色谱柱最重要的因素。

　　通常在国标或参考书上能找到填料的成分以及柱子的长度这两个数据。除了做甲醇的GDX系列外，我们常用的色谱柱都是气液型即固定液加担体类型，需要按要求购买配制。有一年我清理实验室，居然找出来几十瓶大大小小，五花八门的固定液和担体。从标签上看，有些固定液比我的年纪都大。

　　找齐固定液和担体后，下一步要做的工作是计算大概的填料量。我们以2米长，3.2mm内径的填充柱举例，我们需要填充的体积应该是3.14*0.16*0.16*200＝16mL，由于两端管均要留空，所以装填体积只会少不会多。

　　我们在配制填料时，一般不会配得太少，习惯于一次性配好三四根的量，反正成品也耐放，放个十几年都没问题，万一断了一根就能马上填。如果按三根柱子的量，就是50mL左右。取一只预先称重的100mL刻度小烧杯，往里面倒担体至50mL，多一点也无所谓，不用太严格，但是要称重。只有得到担体的准确重量，才能知道我们应该称取多少固定液。

　　称好固定液后，用有机溶剂在大烧杯里溶解，再倒入担体，充分搅拌均匀，在通风柜中自然挥干后，即得到我们需要的填料。这里要注意几点。

（1）不同的固定液溶解性相差甚大，有些溶解性很好，有些比较难溶（如FFAP），有些更类似橡胶极其难溶（如SE－30），在正己烷中泡好久才略微软化，过几天才觉得应该溶解完全了吧。所以这一步骤一定要有耐心。

（2)　搅拌时多使用玻棒，但是此时最好悬空搅拌，不要让玻棒与烧杯壁有所接触，导致碰碎担体。

（3）在挥干阶段，可以不时轻轻地悬空搅一搅，有助于溶剂挥干。

　　   　制备好填料后，装在试剂瓶中贮藏，条件好的可以放在干燥器中，但是放在外面的好象也不太受环境影响。

　　接下来就是要准备好方法规定长度的空柱，这时要注意，填充柱不象毛细管柱，不同气相色谱仪厂家的填充柱是不通用的，甚至有些厂家自己不同型号的气相的柱子也不通用。空填充柱只能购买，自己很难加工。买国产的或买进口的皆可，柱子到货后要自己清洗干净再烘干，以去除腔体内可能残留的灰尘。

　　我以前的一个小经验：如果遇到好用的国产空柱，不妨多买几根储备起来，这些都是非批量生产。这次满意下次再买就不一定是一批质量了，更夸张的是可能厂家都不生产了，毕竟市场太专业太局限了。

　　买来空柱后还要注意一点细节，GC－9A的双U型柱子是有方向性的（有些圆形柱则没有方向性），方向性体现在柱两端是一长一短的，长的一端接检测器，短的一端接进样口。在使用色谱柱时，进样口的那一端还要加装个衬管，所以装好衬管后柱子在仪器中两边的高度又相对平衡了。

　　在制备填料的同时，我们还要准备好一些装柱用的工具和配件。填装需要的主要设备是一台小型抽气机，WATERS的那种很重的隔膜真空泵就很合用，我们实验室还有一种三角形的抽气泵，试过抽力不够，不好用。

　　其它配件包括两根硅胶管（一根50厘米，一根10厘米），一支橡胶棒（或套上输液管的木棒玻棒），一个装有滴定夹的滴定架，一个最小号的三角漏斗，一根干净竹签（或相近粗细的金属棍），小烧杯等。可以找一个干净搪瓷盘装起来。

 　 当所有的准备工作都就绪后，我们就可以自己装柱了，下面是具体步骤。

　

（1）　布置。

　　　找一张没有明显吹风的实验台，将滴定架和真空泵置于台面，再把空柱竖直夹架在滴定夹上，两端向上。带上一次性手套，将去活化的石英棉捏成长度约2 厘米长的条状，用干净竹签塞入空柱的接检测器那一端，深度约8－10厘米。

　（2）连接硅胶管。　

　　　10厘米的硅胶管一头插入小号的三角漏斗，另一头套在空柱进样口的一端，这样可能将空柱和小漏斗紧紧靠在一起，填料就是从这个小漏斗进入空柱的。把50厘米长的硅管一头接在空柱的接检测器一端，另一头接在抽气机的抽气管口上。

　（3）预填装

　　　取出装填料的试剂瓶，先倒一小部分在小烧杯里。再用小药勺挖1－2ml左右体积的填料在小漏斗中，用橡胶棒轻轻敲击10厘米的硅胶管，使填料滑入空柱管中，然后开动抽气机1秒钟马上再关闭，这时我们能看到这些少量填料能快速到达石英棉的位置，并开始形成一段栓塞。这一步骤要小心操作，抽得太长时间容易把石英棉也给吸进真空泵腔体中，太短时间又不足以形成栓塞。

　　刚开始装柱时经验不足，容易将担体吸进真空泵，这时可以在空柱检测器端那一头堵上几层纱布再接真空泵，就放心一些。想更放心，可以在柱后和真空泵之间连接一个玻璃缓冲瓶,不过如果操作熟练后就不需要这样做。

　（4）持续填装

　　　栓塞形成后，就可以持续开启抽气机了。在小漏斗里少量多次逐渐加入担体，并用橡胶棒慢慢敲击柱子的不同位置，哪里有空隙就敲哪里，使填料体积尽量收缩紧密，基本填满时停止加填料，仔细反复敲击柱子，担体紧缩一点就再加入一点，直至体积无法再收缩为止。如果是玻璃柱，最后进样口端填料的位置可以和进检测器端的填料相平（如果是不锈钢柱，则两端都填满至端口。）

 

　（5）后处理

　　关抽气机，拨掉进样口端的小漏斗，将去活化的石英棉捏成长度约2 厘米长的条状，用干净竹签塞入柱子接进样口那一端直至填料处，略微压紧。在柱子两端各套上一个胶圈，防止螺母落下时打碎柱，最后在柱子挂好金属标记牌，装入柱温箱中老化。

 　（6）　老化

　　填充柱是需要老化的，目的就是去除在制备填料时可能残留的有机溶剂，所以老化时不装检测器，在柱温箱内放空。GC－9A的双U型柱一边长一边短，只能把长的那一端接在进样口，另一端放空。开机后，保持低载气流量，温度则每50度一个台阶，逐渐升高柱温，最高柱温设为比固定液最高使用温度低20　度左右。一般老化个一天时间就可以了。

 

   上面填装柱的经验是指玻璃填充柱，填充柱还有一个很重要的类别，就是不锈钢填充柱。不锈钢比柱玻璃皮实很多，起码不怕钙不会折，可是在填装时看不到实际情况，只能慢慢少量多次直至装满为止。

　　

　　以上讲的是填充柱的装填法，以前曾经闲得无聊还自己试过做毛细管柱，居然最后也做成功了。毛细管柱的制作留至以后讲完气质联用时再细说。