適用范圍:固體或液體樣品中碳、氫、氮、硫(CHNS)的常規(guī)定量測定,覆蓋食品與飼料、土壤環(huán)境、聚合物、石化等基質(zhì)。
方法原理:改良杜馬法。樣品在富氧條件下高溫燃燒,產(chǎn)物經(jīng)還原與凈化后進入氣相色譜分離,最終由熱導檢測器(TCD)定量。各元素以相應氣體(CO?/H?O/N?/SO? 等)峰面積或峰高計量,通過校準系數(shù)換算為含量。
儀器構(gòu)成要點:自動進樣器、燃燒/還原反應器、載氣與氧氣控制模塊、捕集凈化系統(tǒng)、GC 分離柱、TCD 檢測器、數(shù)據(jù)工作站與控制軟件。
臺面與環(huán)境:確保儀器穩(wěn)固、通風良好,周圍無強振源與強磁源;室溫與濕度在實驗室控制范圍內(nèi),排氣管路通暢。
電源:確認穩(wěn)壓與接地良好,UPS 正常。
氣源:
載氣(常用氦或氬)純度滿足方法要求,減壓閥與過濾單元完好;
氧氣瓶壓力充足,流量控制器可調(diào);
檢查管線接頭是否牢靠,近期是否更換干燥/凈化填料。
耗材狀態(tài):錫杯/銀杯、氧化劑、還原銅、吸水劑/吸酸劑、密封圈等庫存與有效性。
軟件與方法:登錄指定賬號,調(diào)用經(jīng)驗證的方法版本(含爐溫、流量、時間程序、檢測器參數(shù)、計算與報告模板)。
依次開啟計算機、外設(shè)、儀器電源;打開軟件進入“準備/預熱”界面。
載氣與氧氣進樣:緩慢打開鋼瓶主閥,調(diào)節(jié)至方法規(guī)定壓力與流量。
爐體升溫:設(shè)置燃燒爐與還原爐至目標值(常見燃燒爐約900–1050 ℃、還原爐約600–750 ℃,以方法為準)。
基線穩(wěn)定:保持載氣通路暢通,運行空白程序或待機程序至基線噪聲與漂移進入允許范圍。
氣密性檢查(重點):
關(guān)閉氧氣,僅保留載氣;
軟件執(zhí)行氣密/泄漏測試,判斷壓降或信號變化;
若泄漏,使用檢漏液自進樣端—反應器—色譜—檢測器—排氣的順序逐點排查,緊固或更換密封件。
自動進樣器自檢:托盤歸零、位置校驗、升降/推進機構(gòu)動作平滑無卡滯。
通道選擇:確認處于 CHNS 通道,避免誤用 O 或其他模式。
時間程序:燃燒、后氧化、還原、色譜分離與檢測時間段設(shè)置正確,分析窗口覆蓋所有目標峰并保留安全余量。
流量與氧劑量:
載氣總流量與柱前/柱后分配符合方法;
點燃或脈沖氧劑量(如需要)滿足樣品最大負荷,避免過量導致峰展寬或殘留。
檢測器參數(shù):TCD 橋流、平衡時間、采樣頻率、量程設(shè)定與自動零點策略。
計算與報告:密度/稀釋、干基/濕基換算、蛋白質(zhì)換算系數(shù)(如需要)、有效位數(shù)與四舍五入規(guī)則、出報告字段。
均質(zhì)與干燥:固體樣品研磨過篩至均勻細度,必要時低溫干燥或凍干;液體樣品充分混勻。
防潮與防揮發(fā):易吸濕或揮發(fā)樣品縮短暴露時間,必要時在干燥器內(nèi)操作。
稱量要點:
天平校準合格,皮重穩(wěn)定;
常見稱量范圍:幾毫克到數(shù)十毫克,依據(jù)基質(zhì)與含量調(diào)節(jié);
記錄至 0.001 mg 或 0.01 mg(按方法),并在軟件或樣品清單中準確錄入。
裝杯技巧:
固體裝入錫杯,壓實、折封,避免縫隙夾帶空氣;
高硫或易爆燃樣品減少裝量并優(yōu)化氧劑量;
液體或含氧分析常配銀杯(本條為常識提醒,CHNS以錫杯為主)。
編碼與順序:建立“空白—標準—樣品—質(zhì)控—樣品—空白”的序列,避免記憶效應;托盤標簽與軟件順序一致。
選擇標準物質(zhì):通用標準(如含 C、H、N、S 的有機物)或基質(zhì)匹配標準;效期內(nèi)、保存規(guī)范。
校準曲線:
單點 K 因子或多點曲線均可,建議覆蓋樣品含量范圍;
每點重復 2–3 次,剔除異常值后擬合。
空白驗收:連續(xù)空白峰形平直、響應在限值內(nèi);如偏高,檢查漏氣、載氣純度、耗材飽和等。
質(zhì)控樣:在樣品中穿插已知含量的質(zhì)量控制物,監(jiān)控漂移與準確度。
驗收判據(jù):校準決定系數(shù)、殘差、RSD、QC 回收率均滿足本實驗室控制圖/方法限。
新建序列表:導入樣品編號、稱量、批次信息與備注;分配空白/標準/QC 位置。
進樣托盤裝載:
將折封良好的錫杯按順序置入;
避免杯體變形、互相擠壓;
高含量或復雜基質(zhì)樣品前后插入空白/低量樣以沖洗系統(tǒng)。
啟動批次:
先運行空白與校準,確認通過后自動進入樣品;
開啟實時監(jiān)控界面查看基線、峰形、保留時間與系統(tǒng)壓力。
異常中斷:發(fā)現(xiàn)明顯異常(峰亂、壓力波動、漏氣報警),立即暫停,保留當前數(shù)據(jù)并進入排錯流程。
基線與噪聲:短期噪聲平穩(wěn)、無周期性波動;長時間漂移在可控范圍。
保留時間:關(guān)鍵組分保留時間漂移不超過方法設(shè)定;若整體移動,檢查爐溫、柱溫、流量是否變化。
峰形:對稱、無雙峰或嚴重拖尾;過載峰提示稱量超標或氧劑量不足。
記憶效應:高含量樣品后低含量樣出現(xiàn)“尾隨”時,增加空白/延長沖洗或減少裝樣量。
氣路與壓力:載氣/氧氣壓力穩(wěn)態(tài);異常抖動通常與泄漏、閥件卡滯或瓶壓過低有關(guān)。
在線判定:設(shè)置自動判別規(guī)則(最小峰高、最大漂移、RSD 閾值),超限自動標記為“復測”。
積分與定量:使用統(tǒng)一積分模板;若需手動調(diào)整,遵循最小改動原則并記錄理由。
校正:
空白扣除;
水分/灰分/干基換算(若適用);
蛋白質(zhì)換算(如 Kjeldahl-N×系數(shù),用于蛋白標注的行業(yè)場景)。
統(tǒng)計指標:重復測定的平均值、標準偏差、RSD、回收率;異常值經(jīng)統(tǒng)計準則判定后處理。
質(zhì)控審核:QC 在控則放行;若兩點連續(xù)失控,停止樣品放行,追因與重測。
報告輸出:報告包含樣品基本信息、方法版本、儀器編號、結(jié)果與不確定度/重復性、審核簽名與日期;電子檔與紙檔一致存檔。
批次收尾:插入 1–2 個空白確認系統(tǒng)殘留已回歸。
清掃程序:運行短程沖洗或高流量載氣清掃,時間依基質(zhì)而定。
待機或關(guān)機:
短暫停機建議置“待機”以保持溫度與載氣;
夜間/周末可降溫與降流量,按SOP執(zhí)行。
氣瓶與閥門:長時間停機可關(guān)閉氧氣并下調(diào)載氣;注意下次開機的預熱與再平衡時間。
臺面整理:棄置用過的錫杯、清理落粉,擦拭托盤與稱量區(qū),更新耗材庫存記錄。
每日:檢查壓力/流量、查看基線記錄、進樣器導軌與卡爪是否順暢、托盤是否清潔。
每周:檢視泄漏點、緊固接口、清潔燃燒口與進樣通道;必要時更換前端過濾墊。
每月:評估還原銅與凈化填料的壓降與容量,接近飽和及時更換;審閱質(zhì)量控制圖,評估趨勢偏移。
每季度/半年:維護閥件與密封圈,校準流量計與溫度通道;抽查校準曲線與積分模板一致性。
備件管理:常備密封圈、石英/陶瓷管、催化劑、凈化劑、色譜柱段、TCD 易損件,建立更換臺賬。
培訓復審:新增人員上線前必須通過理論與實操考核;老員工定期能力復核。
基線噪聲大/漂移快:檢查載氣純度與泄漏;確認爐溫穩(wěn)定;評估凈化填料是否飽和;TCD 橋流與接地是否異常。
峰重疊或拖尾:柱溫或流量偏離;樣品量過大或氧劑量不匹配;柱端污染需再生或更換。
氮峰偏低:還原床效能下降或泄漏;樣品含氮低于線性范圍,需增加稱量或改用多點校準。
硫回收差:氧化不充分或捕集飽和;高硫樣品前后插空白并優(yōu)化氧劑量。
保留時間漂移:總流量變化、柱溫偏差、閥切換滯后;先看流量與溫度,再查閥件與控制程序。
記憶效應:加大沖洗時間、穿插空白、降低裝樣量;必要時短程升溫清潔。
進樣失敗/卡杯:檢查托盤與推桿同心度、杯體變形、導軌異物;復位后空跑測試再上樣。
無峰或全峰壓頂:氧氣誤關(guān)/過量、載氣斷供、檢測器量程設(shè)置不當;按“氣—溫—檢—法”順序逐項核對。
QC 失控:先復測 QC;若仍失控,停批回溯近幾批空白/標準趨勢,檢查耗材更換與方法是否改動。
氣瓶安全:固定穩(wěn)固,緩慢開關(guān),遠離熱源;定期檢驗減壓閥與軟管;操作佩戴護目鏡與手套。
高溫防護:爐體與反應管高溫區(qū)域嚴禁裸手觸碰;更換耗材須降溫至安全溫度并切斷氣源與電源。
排氣與通風:燃燒產(chǎn)物需有效排出;實驗室禁止明火,保持通風櫥與報警裝置有效。
電氣與接地:防靜電、防漏電;UPS 周檢并記錄。
化學品:標準物與溶劑分類存放,按SDS 處置廢液與固廢;高硫/含鹵樣品按專門流程操作。
儀器運行日志:日期/操作者/方法版本/爐溫與流量/基線與噪聲/異常與處置。
批次記錄:樣品清單、稱量、序列、校準與QC 結(jié)果、放行判定。
維護臺賬:更換部件、耗材批號/到期日、檢漏與校準記錄。
偏差與CAPA:異常編號、根因分析、糾正與預防措施、復核有效性。
培訓檔案:上崗考核、年度復訓、授權(quán)范圍。
環(huán)境/氣源/電源→開機預熱→泄漏/基線檢查;
載氣與氧氣達標→方法與參數(shù)核對→TCD 平衡;
稱量與裝杯→建立序列(空白/標準/QC/樣品)→啟動;
運行監(jiān)控(基線、峰形、壓力)→異常即停查因;
數(shù)據(jù)處理(空白扣除/曲線或K 因子)→QC 在控→簽發(fā)報告;
批次收尾(空白確認/沖洗)→待機或關(guān)機→清潔與臺賬。
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