採用分離技術測定物質成分的分析儀錶。它可作定量分析,也可作定性分析;既可用於氣相分析,也可用於液相分析。它的特點是分離能力強,分析速度快和樣品用量少。例如,用於分析石油產品時,一次可以分離分析一百多種組分;又如在分析超純氣體時,可鑒定出含有百萬分之一甚至百億分之一的組分。因此,色譜儀廣泛應用於石油、化工、電力、醫藥、食品等工業生產和科學實驗中。

  

工業用氣相色譜儀由色譜柱、檢測器、載氣進樣裝置和程序控制裝置組成(見圖)。與實驗室用色譜儀不同的是它有一套程序控制裝置,按一定的周期自動切換氣路,實現定量進樣,完成一個分析循環。色譜柱是儀表的核心,其作用是把混合物中的不同組分分離開來。色譜柱為直徑約 3~6毫米、長約1~4米的玻璃或金屬細管,管內填裝一定的固體吸附劑,不同的材料具有不同的吸附特性。即使是同一種吸附劑,當溫度、壓力、載氣種類或加工處理方法不同時,也會得到不同的分離效果。常用的吸附劑有氧化鋁、矽膠、活性炭、分子篩等。色譜柱的尺寸及其填充材料的選擇取決於分析對象的要求。檢測器的作用是將被色譜柱分離開的各組分進行定量的測定。在流程氣相色譜儀中使用最多的是熱導式檢測器(熱導池)和氫火焰電離檢測器。熱導池中的熱敏元件是鉑或鎢的細電阻絲。電阻絲阻值大小反映瞭氣體的導熱系數,因而也就反映瞭其組成成分的變化。熱導式檢測器的檢測極限約為百萬分之幾的樣品濃度。氫火焰電離檢測器的靈敏度比熱導式檢測器高一千倍。但隻能檢測有機碳氫化合物等在火焰中可電離的組分,檢測極限對碳原子幾乎可達十億分之一的數量級。因此是一種高靈敏度檢測器。載氣進樣裝置的作用是使被分析的樣氣定量輸入,進一次樣氣,分析一次。而樣氣是利用連續通入的載氣運送通過色譜柱的。載氣應不與樣氣起化學作用,且不被固定相吸附的氣體,常用的有氫、氮、空氣等。載氣的選擇還與檢測器的類型有關。

  在圖中,由高壓氣瓶供給的載氣,經減壓、穩流裝置或凈化幹燥後進入六通切換閥。六通切換閥受定時程序控制有“取樣”和“分析”兩種工作位置。當閥處於分析位置時,氣路按虛線接通,載氣推動取樣管中樣氣進入色譜柱,經分離後,各組分先後通過檢測器(熱導池),產生輸出信號供指示記錄。也可通過計算色譜峰面積或讀取峰高,對某組分建立采樣式的自動調節系統。

  流程液相色譜儀的分析對象是液體組分或分子量大於 350以上的有機物。液相色譜儀的分離作用並不單純取決於吸附劑的化學性質、粒度和形狀,還與流動相的組成成分及其性質和濃度有密切關系。因此,液相色譜儀必須同時選擇適當的固定相和流動相。此外液相色譜儀大多采用光學的紫外檢測器,其檢測極限約為5×10-10毫克/升。

  流程色譜儀大量應用於排氣分析、高爐氣分析、煉焦和熱處理氣氛分析、石油精煉和高分子合成等工業的閉環控制系統。色譜分析結果經數據處理系統運算後,將信息輸給上位計算機,以實現工業流程的物料平衡、過程控制並顯示過程的變化趨勢。因此流程色譜儀是構成現代生產管理控制系統的重要環節之一。

  

參考書目

 劉元揚、劉德溥主編:《自動檢測和過程控制》,冶金工業出版社,北京,1980。