中心切割原理

[align=center][size=24px]利用中心切割技术实现杂质峰检测的实验记录[/size][/align][align=center]概述[/align]化工品纯度分析过程中，与样品主要组分分离度较差的低含量杂质的定量较为困难，主峰的严重拖尾可能会使得色谱峰的识别和积分发生问题。中心切割手段可以用以应对此类微量杂质的检测工作。[align=center]背景介绍[/align]某化工企业用户分析某卤代烃类气体样品，当分析纯度较高的样品时，由于主峰超载造成的拖尾较为严重，某些较为重要的杂质恰巧处于主峰拖尾部分。如果含量较低，杂质的色谱峰可能会表现为肩峰造成色谱积分的困难。并且由于主峰的干扰，杂质峰的准确积分相对比较困难。该用户采用的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]实验分析条件：[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱仪[/url]： Shimadzu [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]-2030 AF色谱柱： HP-Al2O3，50m*0.53mm*15um柱温： 80℃，恒温分流比： 10：1进样体积： 1mL，采用气密性注射器进样检测器： FID， 200℃进样口温度： 200℃用户色谱分析样品的典型谱图如图1所示，主峰的拖尾部分存在强度较低的两个杂质峰，当杂质浓度更低时容易发生积分不良问题。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111022100485932_7531_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图1 用户样品的原始谱图[/align][align=center]中心切割的实验记录[/align]用户采购Shimadzu的AFT中心切割模块试图处置此问题，（AFT模块与Agilent的Deans Switch技术类似）。选用三根规格相同的HP-Al2O3毛细管、两个FID检测器并组合AFT模块进行系统搭建，系统的结构如图2所示。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111022100489057_3322_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图2 系统结构图[/align][align=center]实验谱图[/align]样品进样的瞬间Col2色谱柱串联在Col1色谱柱之后，当样品中的主要组分流入Col2色谱柱之后，在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]编制中心切割程序控制AFT动作进行流路切换。主峰拖尾的小半部分以及杂质进入进入Col3色谱柱并在检测器2上出峰，此时杂质峰的响应受主组分拖尾的影响变小，可以改善杂质峰的积分和检出限，如图3中的紫色谱图所示。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111022100490536_7461_1604036_3.jpg[/img][/align][align=center]图3 中心切割谱图[/align]

[align=center]高纯气体检测中[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相色谱[/url]-中心切割方法[/align][align=left] 随着电子产业、半导体产业、液晶产业等高新科技产业的发展，对于气体的要求也逐步提高。而对于高纯气体中杂质的分析也提出了越来越高的要求，目前市面上占据主流地位的是氦离子放电检测器（DID、PDHID等），由于检测器原理的限制，这类色谱的载气只能是氦气。这导致氢、氧、氩、氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等通常的杂质组分都会在色谱上产生信号，这些杂质作为主组分存在时会产生巨大的信号，干扰到临近的杂质峰。导致这些微量组分被掩盖或在主组分拖尾峰上有小的峰，对于积分和定量都带来很大的干扰，如下图一。[/align][align=center][img=,690,155]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280943369755_9850_1107779_3.png!w690x155.jpg[/img][/align][align=left] 这些色谱必然都搭配有多阀多柱系统通过一定的阀序动作来实现主组分的放空和杂质组分的分离。而这些阀序动作又跟载气流速和柱箱温度密切关联，这两个条件的改变都会导致保留时间的改变，进而影响到阀序时间。因此必须根据实际的情况定期审视方法中阀动作的时间参数。[/align][align=left] 但是，部分仪器使用者对于中心切割的原理不是很了解，对于切割阀的动作意义也没有深入的学习。只能简单的选择方法进行样品检测，不能根据色谱条件的改变修正方法。使检测结果不能真实反映样品的真实质量，进而认为仪器故障或者仪器不好使用。[/align][align=left] 下面就中心切割的原理来做一点简单的说明和探讨，希望能给仪器的使用者带来一点帮助。（以氦气中氢、氧和氮为例） 进样阀动作后，载气将定量管中的样品气带入色谱柱进行分离，然后按照保留时间顺序依次通过检测器，在检测器上形成各自的响应信号。[/align][align=center][img=,690,390]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280945271740_7462_1107779_3.png!w690x390.jpg[/img][/align][align=left] 其中色谱柱长度为a，氢气保留时间为t[sub]1[/sub], 氧气保留时间为t[sub]2[/sub]。[/align][align=center]t[sub]1[/sub]时，氢气组分流动到色谱柱出口（假定色谱柱到检测器无时间误差）[/align][align=center][img=,472,63]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280946424085_8335_1107779_3.png!w472x63.jpg[/img] t1[/align][align=center]t[sub]2[/sub]时，氧气组分流动到色谱柱出口[/align][align=center][img=,482,43]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280948253135_5295_1107779_3.png!w482x43.jpg[/img] t2[/align][align=left] 对于氦气本底的杂质分离情况，由于氦气本底不出峰。色谱柱长度合适的情况会产生如下图a所示的完全分离状态。但如果混合气体本底为氢气或其他气体，主组分的峰宽将大大扩大，产生如下图b的分离状态（以氢气为例）。[/align][align=center][img=,494,132]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280949583921_1558_1107779_3.png!w494x132.jpg[/img][/align][align=center]图a：氦气本底分离状态[/align][align=center][img=,494,132]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280950341547_9181_1107779_3.png!w494x132.jpg[/img][/align][align=center]图b：氢气本底分离状态[/align][align=left] 如上图b所示，氢气作为本底时，氧气和氮气组分的峰将被氢气组分的峰干扰甚至掩盖，无法准确定量这两个杂质组分。[/align][align=left] 现在，使用一个四通阀将两根完全一致的色谱柱串联起来，分别为色谱柱1和色谱柱2，其他条件保持不变。这样，氢、氧、氮的保留时间均延长一倍，分别为2t[sub]1[/sub]和2t[sub]2[/sub]。但分别通过色谱柱1出口的时间仍为t[sub]1[/sub]和t[sub]2[/sub]。[/align][align=center][img=,551,259]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280951460165_9263_1107779_3.png!w551x259.jpg[/img][/align][align=left] 经过上面的图例可以知道，对于氢气中的微量氧组分，t[sub]2[/sub]时流动到色谱柱1出口。而t[sub]2[/sub]之前流经色谱柱1的是主组分氢气。因而，我们可以通过一定的阀动作，将对于检测工作来说是干扰的氢气组分通过色谱柱1放空到系统之外，而将包含微量氧、氮组分的切割气团导入色谱柱2继续分离，实现较好的分离效果。[/align][align=left]示范阀序动作如下(a为半峰宽时间)：[/align][align=center] [img=,549,499]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280953085771_6426_1107779_3.png!w549x499.jpg[/img][/align][align=center][img=,561,204]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280953487632_8761_1107779_3.png!w561x204.jpg[/img][/align][align=left] 对于其他微量组分，可以通过重复上述动作来实现切割分离过程。[/align][align=left] 最终，通过一系列的阀动作，控制预分离色谱柱的放空、预分离色谱柱和分离色谱柱的串联。实现每个目标组分的切割工作，将大部分干扰组分放空到系统之外。既实现了较好的分离效果，又减轻了主组分对检测器的损坏，完成对高纯气体中微量杂质组分的分离检测。[/align][align=left] 在实际使用中，首先没有两根完全一致的色谱柱，其次为了取得更好的分离效果，也会采用不一样长度的两个色谱柱串联。因而，对于阀动作的时间，并不是总保留时间的一半，而是使用总保留时间和色谱柱长度计算修正而来。这对于刚接触这类仪器的操作人员带来了不便，但只要理解了中心切割的原理，相信可以很快的掌握切割方法阀序动作的编制和修正。[/align][align=left] 以现场仪器为例： 色谱柱1：10' + 12' X 1/8'' 13X Mol Sieve 色谱柱2：8’+ 15’X 1/8'' HayeSep S 柱箱温度：60℃ 检测器温度：46℃（设定值23℃） 载气1~4:30ml/min 放电气：12.6ml/min[/align][align=center][img=,592,184]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280955206545_9998_1107779_3.png!w592x184.jpg[/img][/align][align=left] 切割谱图如下：[/align][align=center][img=,540,539]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805280956101733_893_1107779_3.png!w540x539.jpg[/img][/align][align=center][/align][align=center]以上是个人对于中心切割氦[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/3p][color=#3333ff]离子色谱[/color][/url]的一点认识，希望对大家有一点点帮助。[/align][align=left][/align][align=center][/align][align=left][/align][align=left][/align][align=center][/align][align=left][/align]

[img=,690,467]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811181129303535_4996_3472331_3.png!w690x467.jpg[/img][img=,690,59]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811181128408658_8845_3472331_3.png!w690x59.jpg[/img][img=,690,710]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811181129124185_761_3472331_3.png!w690x710.jpg[/img]如上图，采样头的进气速度是0.3m/s，刚好100um颗粒物的沉降速度也是0.3m/s。我是不是可以这样认为：参考有组织颗粒物等速采样的原理，大于100um的颗粒物由于惯性原因，不受采样器的吸取而直接沉降，而小于100um（TSP）因其沉降速度小，惯性小，从而易受采样头的吸取而被采集，从而达到了切割的目的？

[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/05/201005061038_216740_1642164_3.jpg[/img]大家帮忙解释一下空气颗粒物采样，冲击式切割器的切割原理，切割粒径与切割器尺寸的关系？还有PM1的是上图这样吗？

十四五voc列入重点监测目标，现在探讨一下： 今年开展VOCs 57PAMS+13醛酮类，开展57PAMS目前采用液氮制冷 冷柱箱+FID与MS 中心切割模式分析；13种醛酮类采用LC 吸附管分析； 疑问就是：下面这张图采用中心切割的话，是否会因为从进样口进来的流速和最终到检测器流速不一样，从而导致实际样品的浓度发生变化呢？毕竟环境空气含量就有限？ 有没有单独做，不采用中心切割模式的？ 两者有没有做过比对呢？[img=,690,526]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/03/202103251158402776_9788_2328678_3.png!w690x526.jpg[/img]

[b]关于印花的人力成本：激光切割比人工切割省多少钱？[/b]以衣服印花为例，激光切割一年能省多少钱？[img=,690,511]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/11/201811241442174553_3286_3023292_3.png!w690x511.jpg[/img]