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实验室与工业色谱仪有什么区别

2018-05-04

在空气分离为主体的气体制造行业,气相色谱仪的应用主要为两类:(1)作为工业气体生产监测用的工业色谱仪。(2)作为气体质量检验、安全监测及企业管理用的实验室气相色谱仪。

1、由来及发展

气相色谱仪(法)是近五十年来发展起来,并迅速普及的最主要的现代分析方法之一。首先,它是伴随着化学工业及石油化学工业的发展,需要解决复杂气体混合物成份的分离及分析,尤其是为确保生产设备的正常运行及产品质量的提高,必须严格控制原材料的质量及最终产品的质量指标。因此,根据生产需要,定量采取样品,进行准确测定的实验室用气相色谱仪就应运而生,并随着生产要求的不断提高而改进并完善化。

在此以后,随着各种生产工艺的不断完善,并且生产过程自动化程度的提高,对气体分析又提出了新的课题,即希望气相色谱分析规范化,同时,要求仪器操作使用自动化,并实现无人在线操作分析,于是就产生并逐渐发展了工业色谱仪。工业色谱仪的功能主要是连续(实际是自动)监测生产工艺中的重要成份量数据,为工艺生产人员及企管人员调节工艺参数稳定生产提供帮助。

但是,工业色谱仪的出现及发展仅仅是为生产工艺人员进行生产管理及仪器运行提供了有效的工具,并没有也不可能完全替代实验室气相色谱仪的应用。这是因为这两类气相色谱仪虽然同属一类产品,但是由于应用目标不同,因此各自所起的作用也不相同。

2、设计目标的差异

工业色谱仪是为了满足全天24小时在线连续(自动)监测某一种或多种组分含量的需要,目的是随时了解成份量参数变化情况,以便调节工艺过程达到最佳状态。因此,对仪器的要求是:能实现自动取样,多路进样,一机多用,自动分析,仪器稳定性好,能长期正常运行等。对测量数据的准确度并不苛求,当然也不可能苛求。其仪器所提供的数据仅以能够反映浓度变化趋势为主要目标。

反之,实验室色谱仪是为了满足离线检测的需要,对于被测样品的检测,如原材料分析、安全监测成份分析、产品质量(高纯气中杂质分析)等,要求仪器必须提供高准确度的分析数据,这些数据必须是可信的,并且可以作为生产工艺设计及改造的依据,作为最终产品质量合格的依据,作为改进安全管理措施的依据,甚至在当产品质量是否合格有争议时,作为鉴定及仲裁的依据等等。因此,对实验室色谱仪要求功能完善,灵敏度高,并且配套完善,能适合尽可能多的成份分析。另外,其仪器本身的技术水平及档次,应高于工业色谱仪。在企业内部,实验室色谱仪应能作为本企业的标准仪器及仲裁用的工具。

3、仪器适用的检测浓度范围

工业色谱仪自产生之日起,首先是为了解决常量浓度范围气体混合物成份的在线检测而设计的,以后随着化工及石油化工工艺的发展,及高灵敏度检测器的采用,也可以对微量气体成份实现在线分析。但是,由于工业色谱仪在线分析的目标首先是保证长期稳定运行,又由于气相色谱仪的正常运行与工艺技术条件的稳定及环境因素的稳定有很大关系,因此,工业色谱仪仅适合常量及不太微量气体成份在线应用。对于超低微量分析,由于仪器在高灵敏度运行状态及无人操作条件下,难以达到长时间稳定运行,所以超低微量在线分析(对不同检测器其所限定范围是不同的)不适合使用工业色谱仪。当然,随着分析仪器功能及质量的提高,这方面会不断改善,但是工业色谱仪所适合的灵敏度范围是永远赶不上实验室色谱仪的。

4、仪器内部结构设计及组合

(1)由于以上所述,工业色谱仪仅为适合常量及不太微量的气体成份的在线分析,所以仪器内部结构的设计思路及所选阀门、连接件、管路等的档次和材质都是与之检测目标相适应的。为了降低成本,扩大销售市场,仪器生产厂家不会选用价位较高的适合超低微量分析的同样产品。因此,仪器的结构设计水平及选件组合水平都是受到设计目标限制的,也就是说工业色谱仪的应用是有限的。如果把一般工业色谱仪用来进行超过其所能达到的高灵敏度的应用,那么这种选型与应用就是脱离实际的,是不可能实现的。此时,从这种工业色谱仪所得到的分析数据是不可靠不可信的。

(2)工业色谱仪为了实现全天候完全自动化的分析,其整体系统设计及结构组成是非常复杂的。其中色谱单元只占整个工业色谱系统的10—15%,而辅助设施占85~90%。也就是说,一般工业色谱仪系统的正常运行,依赖于每个工作单元及组成每个单元的每个元件。实际上,常由于系统中某一个元件的不正常运行,导致系统性能下降或不能正常工作。工业色谱仪若想达到长期正常运行的目的,不仅必须保证每个元件在长期运行中不出现任何故障,而且仪器对于影响样气分析的每个参数的控制也必须严格无误。尤其是一台工业色谱仪往往带有多通道取样装置,同时交替完成多路气体样品的分析,无疑这就给工业色谱仪的设计和实现本来目标带来了很大困难,使仪器系统变得十分复杂,而若想达到使用目的,就只能通过改善设计,增加辅助设备,提高选件技术水平及质量水平加以解决。因此,仪器价位也随之升高很多。然而,价位的不断提高也不会很容易地带来仪器长期正常运行的结果。

5、对仪器工作条件及环境条件的控制

工业色谱仪对仪器工作条件及环境条件的控制及调整水平,已由原设计决定了。然后仪器在可能的条件下自动进行在规定范围内有限的调整。如果以上两个方面条件的改变超过原设计的范围,则仪器就不能适应了,必须重新调整。但是这种调整是有限的,超过原设计范围是不可能的。而一台工业色谱很难适应各企业各部门的的各种实际的具体情况,这样就会使仪器原有功能大打折扣,不能达到使用目标。

工业色谱仪必须在适合的检测范围内保持长期稳定运行,这是对在线仪器使用的最基本要求,因此,工业色谱仪仅适合检测灵敏度不太高的场合。而在高灵敏度场合,工业色谱仪若想要长期运行稳定是十分困难的,且不易达到的。实验室色谱仪就有所不同。仪器运行状态主要依靠人为调整达到最佳状态,操作人员可以采用各种手段调整改变及采取必要的措施以提高仪器工作状态和检测能力,达到最终应用目的。一台仪器及一个分析检测系统运行状态的好坏,能否发挥多少功能,与操作仪器的人员素质有着直接关系的。掌握了气体分析技术及仪器应用技术的人员,可以使仪器运行经常达到最佳状态,使仪器功能充分发挥,使分析样品数据准确等等。总之,可以把人的能力因素充分表现出来,达到最高境界。例如,实验室色谱仪在做ppb级高灵敏度分析时,若要保证仪器长期稳定是有较大困难的,但是对于实验室内取样测定来说,仅需几个小时以上的相对稳定就可以进行分析并得到高灵敏度高准确度的分析结果。

6、仪器的标准化水平

由于工业色谱仪应适用于生产过程所需要的中间控制分析,因此,对其要求是可靠、易掌握、快速、低成本,而不在意要消耗多少数量的样品和用多少种方法得到所需的数据信息;而以质检和研究为目的的实验室色谱仪则最关注的是如何用有限的样品得到尽可能多的数据信息,以及关键目标物测量的准确性。这两类不同的需求上的差别,使得最终开发应用的分析方法及分析仪器差异较大。

另一方面,由于最终气体产品质量存在着市场流通的需要,所以评价其产品质量的分析方法(及分析仪器)往往必须是标准化的,以便供需双方及同行企业间有一个可比的基础。通常采用的标准方法体系有“国家标准”、“行业标准”及“企业标准”三类。对于一些涉外企业也常采用国际通用的行业标准体系。而对于生产控制分析(及仪器)没有这种强制规定,不需要制订有关标准规范统一,通常由企业根据工业要求自行决定

简单的结论:

1)工业色谱仪和实验室色谱仪是同种不同类别的两类仪器。由于这两类仪器是为不同的应用目标而设计制造的,因此发展成为分别解决不同的样品分析目标的产品。在实际应用中,应根据本企业应用目的进行选择。

2)实验室色谱仪不仅可作为质量检验用仪器,同时在企业内部也可以作为标准仪器,起到监督检查并保持工业色谱及在线仪器运行良好的作用。因此,应引起企业领导及管理人员的高度重视。

3)一个企业应当建立健全适合本企业需要的完整的分析检测系统。这个系统应该包括在线仪器及实验室仪器,而且实验室仪器的选择、档次及技术水平应该高于在线仪器,作为标准仪器。只有这样的配套才是完整的完善的,合乎本企业实际生产和企业管理需要的。

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                                                                                                                                                                                 [来源:互联网]

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