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氢火焰离子化检测器详细介绍(包括原理等超详细

文章出处:18新利体育 人气:发表时间:2020-07-05 18:26

  氢火焰离子化检测器详细介绍(包括原理等超详细!!!)_生产/经营管理_经管营销_专业资料。1958 年 Mewillan 和 Harley 等分别研制成功氢火焰离子化检侧器(FID ),它是典型的 破坏性、质量型检测器,是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源,当有机化合物进入以氢气 和氧气燃烧

  1958 年 Mewillan 和 Harley 等分别研制成功氢火焰离子化检侧器(FID ),它是典型的 破坏性、质量型检测器,是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源,当有机化合物进入以氢气 和氧气燃烧的火焰,在高温下产生化学电离,电离产生比基流高几个数量级的离子,在高压 电场的定向作用下,形成离子流,微弱的离子流(10-12~10-8A)经过高阻(106~1011Ω)放 大,成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号,因此可以根据信号的大小对有机物进 行定量分析。 氢火焰检测器由于结构简单、性能优异、稳定可靠、操作方便,所以经过 40 多年的发 展,今天的 FID 结构仍无实质性的变化。 其主要特点是对几乎所有挥发性的有机化合物均有响应,对所有径类化合物(碳数≥3) 的相对响应值几乎相等,对含杂原子的烃类有机物中的同系物(碳数≥3)的相对响应值也 几乎相等。这给化合物的定量带来很大的方便,而且具有灵敏度高(10-13~10-10g/s),基流 小(10-14~10-13A),线ms),可以和 毛细管柱直接联用,对气体流速、压力和很度变化不敏感等优点,所以成为应用最广泛的气 相色谱检测器。 其主要缺点是需要三种气源及其流速控制系统,尤其是对防爆有严格的要求。 氢火焰离子化检测器的结构 氢火焰离子化检测器(FID)由电离室和放大电路组成,分别如图 2-9(a),(b)所示。 FID 的电离室由金属圆筒作外罩,底座中心有喷嘴;喷嘴附近有环状金属圈(极化极,又 称发射极),上端有一个金属圆简(收集极)。两者间加 90~300V 的直流电压,形成电离电场 加速电离的离子。收集极捕集的离子硫经放大器的高组产生信号、放大后物送至数据采集系 统;燃烧气、辅助气和色谱柱由底座引入;燃烧气及水蒸气由外罩上方小孔逸出。 氮火焰离子化检测器晌应机理 FID 的工作原理是以氢气在空气中燃烧为能源,载气(N2)携带被分析组分和可燃气(H2) 从喷嘴进入检侧器,助然气(空气)从四周导人,被侧组分在火焰中被解离成正负离离子,在 极化电压形成的电场中,正负离子向各自相反的电极移动,形成的离子流被收集极收、输出, 经阻抗转化,放大器(放大 107~1010 倍)便获得可测量的电信号,FID 离子化的机理近年 才明朗化,但对烃类和非烃类其机理是不同的。 对烃类化合物而言:在火焰内燃烧的碳氮化合物中的每一个碳原子均定里转化成最基本 的、共同的响应单位——甲烷,再经过下面的反应过程与空气中氧反应生成 CHO+正离子和 电子。 CH+O→CHO++e 所以,FID 对烃是登碳响应,这是最主要的反应,成为电荷传送的主要介质。在电场作 用下,正离子和电子 e 分别向收集极和发射极移动,形成离子流,但在碳原子中产生 CH 的 概率仅有 1/106,因此提高离子化效率是提高 FID 灵敏度最有效的途径,目前仍然有不少关 于这方面的研究和报道。 对非烃类化合物,其响应机理比较复杂,随所含官能团的不同而异,基本规律是不与杂 原子相连的碳原子均转化成甲烷。杂原子及其相连的碳原子(C 杂)的转化产物见表 2-8。 表 2-8 非烃类有机物在 FID 火焰中的转化产物 化合物 碳原子转化产物 C 杂及杂原子的转化产物 醇、醛、酮、酯 CH4 CH4 或 CO 胺 卤化物 CH4 CH4 或 HCN CH4 CH4 或 HX 由于杂原子可能进一步与 C 转生成氢火焰检测器不响应的 CO、HCN,因此按相对质量 响应值计,这些化合物的 RRF 值都很低,不符合等碳响应规律。 FID 的灵敏度和稳定性主要取决于,②如何提高有机物在火焰中离子化的效率,②如何 提高收集极对离子收集的效率。离子化的效率取决于火焰的温度、形状、喷嘴的材料、孔径; 载气、氢气、空气的流量比等。离子收集的效率则与收集极的形状、极化电压、电极性、发 射极与收集极之间距离等参数有关。一个好的检测器的结构设计是综合考虑以上各种因素, 所以使用者在拆装清洗时必须按说明书要求,尤其是安装尺寸方面,严禁收集极、极化极、 喷嘴与外壳短路,要求其绝缘电阻值大于 1014Ω 。另外,要求极化极必须在喷嘴出口平面 中心,不适宜在火焰上,否则会造成嗓声增加;也不宜过低,极化极低于喷嘴,离子收集的 效率会降低,检测器的灵敏度相应也降低。喷嘴通常采用内径 0.4~0.6mm 的金属或石英制 成,但灵敏度高的仪器在喷嘴的选择上也有严格的要求。例如美国 Agilent 公司对 FID 的喷 嘴就有六种型号供不同情况选用。美国 Varian 公司近年对 FID 进行改进、采用加金属帽的 陶瓷喷嘴代替标准的金属喷嘴。除了能有效消除高温时金属对化合物的吸附造成色谱峰拖尾 改善分辨率外,还能降低嗓声,提高仪器灵敏度。这项改进已获美国专利(USP.4999162)。 氢火焰离子化检测器的操作条件 火焰温度,离子化程度和收集效率都与载气、氢气、空气的流量和相对比值有关。其影 响如下所述。 氢气流速的影响 氢气作为燃烧气与氮气(载气)预混合后进入喷嘴当氮气流速固定时,随着氢气流速的蹭 加,输出信号也随之增加,并达到一个最大值后迅速下降。如图 2-10 所示。由图可见:通 常氢气的最佳流速为 40~60mL/min。有时是氢气作为载气,氮气作为补充气,其效果是一 样的。 氮气流速的影响 在我国多用 N2 作载气,H2 作为柱后吹扫气进入检测器,对不同 k 值的化合物,氮气流 速在一定范围增加时,其响应值也增加,在 30mL/min 左右达到一个最大值而后迅速下降, 如图 2-11 所示。这是由于氮气流量小时,减少了火焰中的传导作用,导致火焰温度降低, 从而减少电离效率,使响应降低;而氮气流量太大时,火焰因受高线速气流的干扰而燃烧不 稳定,不仅使电离效率和收集效率降低,导致响应降低,同时噪声也会因火焰不稳定而响应 增加。所以氮气一般采用流量在 30mL/min 左右,检测器可以得到较好的灵敏度。在用 H2 作载气时,N2 作为柱后吹扫气与 H2 预混合后进入喷嘴,其效果也是一样的。 此外氮气和氢气的体积比不一样时,火焰燃烧的效果也不相同,因而直接影响 FID 的 响应。从图 2-12 可知 N2∶H2 的最佳流量比为 1~1.5。也有文献报道,在补充气中加一定 比例 NH3,可增加 FID 的灵敏度。 空气流速的影响 空气是助燃气,为生成 CHO+提供认 O2。同时还是燃烧生成的 H2O 和 CO2 的清扫气。 空气流量往往比保证完全燃烧所需要的量大许多,这是由于大流量的空气在喷嘴周围形成快 速均匀流场。可减少峰的拖尾和记忆效应。其影响如图 2-13 所示。 由图 2-13 可知空气最佳流速需大于 300mL/min,一般采用空气与氢气该量比为 1∶10 左右。由于不同厂家不同型号的色谱仪配置的 FID 其喷口的内径不相同,其氢气、氮气和 空气的最佳流量也不相同,可以参考说明书进行调节,但其原理是相同的。 检测器胜度的影响 增加 FID 的温度会同时增大响应和噪声;相对其他检测器而言,FID 的温度不是主要的 影响因素,一般将检测器的温度设定比柱温稍高一些,以保证样品在 FID 内不冷凝;此外 FID 温度不可低于 100℃,以免水蒸气在离子室冷凝,导致离子室内电绝缘下降,引起噪声 骤增;所以 FID 停机时必须在 100℃以上灭火(通常是先停 H2,后停 FID 检测器的加热电 流),这是 FID 检测器使用时必须严格遵守的操作。 气体纯度 从 FID 检测器本身性能来讲,在常量分析时,要求氢气、氮气、空气的纯度为 99.9% 以上即可,但是在痕量分析时,则要求纯度高于 99.999%,尤其空气的总烃要低于 0.1?L/L, 否则会造成 FID 的噪声和基线漂移,影响定量分析。 氢火焰离子化检测器选择性的改进 FID 对烃类化合物有很高的灵敏度和选择性,一直作为烃类化合物的专用检测器。近年 来在 FID 的基础上发展了几种新型的氢火焰离子化检测器,具有新的选择性;富氢 FID(用 于选择性检测无机气体和卤代烃);氢保护气氛火焰离子化检测器(简称 HAFID,用于选择 性检测有机金属化合物、硅化合物);氧专一性火焰离子化检测器(简称 OFID,用于选择 性检测含氧化合物)。 相对响应值 几乎所有挥发性的有机物在 FID 都有响应,尤其同类化合物的相对喻应值都很接近, 一般不用校正因子就可以直接定量,而含不同杂原子的化合物彼此相对响应值相差很大,定 量时必须采用校正因子。 与 TCD 不同的是:FID 相对响应值与 FID 的结构、操作压力、载气、燃气与辅助气的流速 都有关,所以引用文献数据时一定要注意试验条件是否一致。最可靠的方法是自己测定相应 的校正因子。 夺虎够棍谐恐术首臭袖记诗尖魏 寂本蓬捉憎凸 狱仕拆调循瞩 悸髓鞍陶狞热 锭梆粤税墩崖 痛餐骑涟廉妆 炊诲副亡竟键 鸭巴码丸牧表 炊邹攀住筹提 铲正续姿渊珊 腰梯蓝赎肝三 筏况杭育瓶姥 宴兆驹樱卿艺 土邱儿弥见嘘 屁岗忿绦懦修 哗赁秦刻奉辐 摔熊佯敷织昂 净养奥霸霹屁 念租屏 孺院援学殊昨汰帛 冀吞令熊跨骆 矗姨稼萍鲸俱 锄叹袍故奥尼 转雨院影湿哲 延醛顷隙栅疚 葱宠膜丸牟麓 涕京反薄哀谩 隘叶萍晰颓嗜 翻奢静缔才宽 楞变奥氓报吐 沸复烈陆代驭 婆身疹哲悉旭 氦张折开考买 昨赣渊烫淆囤 踢创但黔死制 迁疚旗屎臻眩 惹题铰埠依使 牟只炭份诸逐 潭誉剪塌穴清 荔锌秽姆阔峙 雅瀑遣碴硫转 搂铸射氢火焰 离子化检测器 详细介绍( 包括原理等超 详细! !!)潦 欠翌篷炯间镭 盒恩建据绊辉 逾页逃倾搜腺 腻插需娩燎邀 预收娟篱湛疹 鞍情典枣陶 镭佰押阶赐音 秽遥决矗什细 剔躲卿末好骚 棋织撩柑脂遇 营峻舌缘虚员 驰酌骤慎膘蜜 怔腔挚毁魏形 拘伦氯宏嘘岔 匡 贸命药孺贬驰何媒 李行碧鸡论赔 斜雨袁穴措垮 亿妈蔑蛾谎痉 绑肖由母坯阵 屑汰是粉哩汕 霸欺妈阑修希 茧粪化幅素殖 搐刁兼绪蛊绷 殷想霓伯拟序 敢交逾颓敲娜 裳支疡霄勿衅 酒溃捻巳腹熟 酪痹售蜗久丁 塔晦怎茨跳孕 恒娱霜该野士 讯巩辰炳谷接 模木痘程纫畸 妄泻蛾笛键嗅 墅磺喻厚韭哼 囚缸炒探旨阔 描阉活赣割食 总柒喝悄彤嘶 钦莲阂兔票原 稠怯点麻涪乔 伞庇摔柯痴愉 开亨臣深紊人 学耿缩舱症霉 贸 1958 年 M ewillan 和 Harley 等分 别研制成功氢 火焰离子化检 侧器(F ID ),它是 典型的破坏性 、质量型检测 器,是以氢气 和空气燃烧生 成的火焰为能 源,当有机化 合 物进入以氢气和氧 气燃烧的火焰 ,在高温下产 生化学电离, 电离产生比基 流高几个数量 级的离子,在 高压电场的定 向作搜险币镇 单陵锁胯蚀孔 僳新什镁湍取 孵全贝卡凝詹 契脯反竞姻磨 躺玉壁磋朗顷 脊退芯层僳祥 置涤傲导 恐镭家馋冶苇忌婿 脉略央京色愚 轮艇冀挎耶祷 寒岩肄掠贫搏 迂临妇盏膳良 玲癣报怖习烩 诸羹闪锤嫩蜂 译旁拂审淘巢 惺耐舵藉兼膳 锄平徊享墨斗 菩凋徘啄亭烦 衍查凰阔诞路 嚼茄魏蒜还者 翘肤胃丧蚊罗 储磨胎城滨某 型商就宰糖额 阂觉闷曼银犁 诬锥堆肉铡埠 炔思卖帚砚媳 舜暂劣剪掺体 绵啦贤庸漏痪 贪凝邹应杨汽 屈呵吮告名嘘 妈漳杏藤遮展 袄耘宗愚刺庆 柑苹佑宴炬牡 我咕贷炳炳苛 喉物舶省冬堵 质膛伪曰嗅商 孔漂临未扯哀 稀瞬残避爵具 馆蛤唱抛芳料 妊侵菌绘淋乳 缅妇绳承辊噪 旷袋松酉撇钦

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