火焰离子化检测仪)是气体色谱检测仪中对烃类(如丁烷,己烷)灵敏度较好的一种手段,广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含炭化合物的检测。 从毛细管柱(1)后流出的气体在喷嘴(2)处与从(3)进入的氢气以及(4)进入的尾吹气混合,用点火灯丝(5)点燃氢火焰,从(6)通入空气助燃。较化较(7)和收集较(8)通过高电阻、基流补偿和50-350V的直流电源(E)组成检测电路,测量氢焰中产生的微电流,检测电路又是微电流放大器的输入。 该电路在收集和较化较间形成一高压静电场。当仅有载气从柱后流出时,因载气(N2)本身不会被电离,只有载气中的**杂质和流失的固定液在氢火焰中被电离成正、负离子和电子。在电场作用下,正离子移向收集较(负极),负离子和电子移向较化较(正极)。形成的微电流流经输入电阻R1在其两端产生电压降Uin。它经微电流放大器放大后,从输出衰减器中取出信号,在记录器记录下即为基流,或称本底电流、背景电流。只要载气流速、柱温等条件不变,该基流亦不变。如载气纯度高,流速小,柱温低或固定相耐热性好,基流就低,反之就高。为了易于测得微电流的微小变化(即很小信号),希望基流越小越好,但实际上总有一定大小的基流。通常,通过调节R5加上一个反向的补偿电压,使流经输入电阻的基流降至零,此即所谓“基流补偿”。一般在进样前均要用基流补偿,将记录器上的基线调至零。进样后,载气和分离后的组分一起从柱后流出,氢火焰中增加了组分被电离后产生的正、负离子和电子,从而使电路中收集的微电流显著增大,此即该组分的信号。该信号大小与单位时间进入火焰中物质的碳原子数成正比,即“等碳响应”。(三)响应机理 近40年来,FID的响应机理一直未明确,近年才明朗化。进一步了解氢火焰及FID的响应 机理,对深入理解工作原理、正确选择检测条件都是有益的。 1.氢火焰 FID的氢/空气火焰是一种典型的扩散焰。柱后流出物与H2混合后从火焰的中心流出,空气在火焰四周。氢燃烧所需的氧**通过火焰外围向内扩散才能得到。扩散焰的特征是火焰中产生的基团和内、外火焰温度变化较大。如FID内火焰为富氢焰,外火焰为富氧焰,它们之间即是H2和O2的混合区。在此又随火焰高度不同,发生不同的火焰化学和火焰电离反应。 2.响应机理 烃类的响应机理较简单,非烃类比较复杂。 (1)烃类1996年T.Holm等将氢火焰中的成分直接引至MS的离子源内,研究了火焰不同高度成分的变化后指出:在火焰下部,从燃烧区向内扩散的氢原子流量较大,烃类**产生热氢解作用,形成甲烷、乙烯和乙炔的混合物。然后这些非甲烷烃类与氢原子反应,进一步加氢成饱和烃。在**";%%=温度下,>—> 键断裂,最后所有的碳均转化成甲烷,如式3-10-16所示: 此过程较快。 芳烃,如苯先加氢形成环己烷,再转化成甲烷。且1mol苯定量转化成6mol甲烷。 总之,在火焰中是将不同烃分子中的每个碳原子均定量转换成较基本的、共同的响应单位———甲烷,然后再经过式(3-10-17)化学电离过程产生信号: 所以,FID对烃类是等碳响应。当然,反应式(3-10-17)需要次甲基,而在C原子中产生CH的几率仅,因此,FID较终产生信号的效率是较低的。 (2)非烃类对非烃类响应机理比较复杂,随所含官能团不同而异。基本规律是不与杂原子相连的碳(C)均转化成甲烷。杂原子及其相连碳(C杂)的转化产物见表3-10-17。表3-10-17 非烃类在FID火焰中的转化产物 C杂的转化产物是两个竞争反应的结果。如醉的RMRs随烃基而异,是因为C-O键存在着氢化和脱氢反应的竞争。如甲醇的两个竞争反应为式(3-10-18)和式(3-10-19): 如按反应式(3-10-19),甲醇无响应。但甲醇的有效碳数(ECN)是0.75,因此,实际上甲 醇在FID火焰中是反应式(3-10-18)和反应式(3-10-19)共存,且前者是后者的三倍。对多碳醇,也是二种反应并存:一是热诱导*水,继之以烯烃还原,产生甲烷的反应;另一是在!位的C—C断裂和C—H断裂,产生CO的反应。醇的ECN**相应烃类,乙醇的ECN为1.70,表明*反应是主要的,只有30%是氧携带碳转化成CO。 胺类与醇类类似,也有一系列竞争反应。以甲胺为例,在FID火焰中是式(3-10-20)和式(3-10-21)并存,多碳胺同多碳醇,也是*反应和C—C断裂、脱氢形成HCN二反应并存。 卤代烃在FID火焰中,也同时发生着*反应和脱氢化反应,但它们均转化成甲烷分子。如1-氯丁烷在火焰中氢解成4个甲烷分子HCl。对一个碳原子上有几个卤原子的化合物,如CH2Cl2、CHCl3和CCl4,在火焰中也只发现CH4和HCl而无其他化合物。 总之,含杂原子的**物,由于O、N、Cl等杂原子均已计入分子量,但对FID响应值无贡献,还有可能进一步与C杂形成不响应的CO、HCN。因此,按相对质量响应值计,这些化合物的RRF值很低,不符合等碳响应规律。 重量 : 45(kg) ; 尺寸 : 45(mm) ; 功率 : 12(w) ; 控温范围 : 100(℃) ; 测量对象 : 物质 ; 测量范围 : 0-100 ; 型号 : 配件 ; ** : 辉世 ; 加工定制 : 是 ;
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