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(jìn)入氣相色譜分離,最終由熱導(dǎo)檢測器(TCD)定量。各元素以相應(yīng)氣體(CO?/H?O/N?/SO? 等)峰面積或峰高計(jì)量,通過校準(zhǔn)系數(shù)換算為含量。
儀器構(gòu)成要點(diǎn):自動(dòng)進(jìn)樣器、燃燒/還原反應(yīng)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(fēng)良好,周圍無強(qiáng)振源與強(qiáng)磁源;室溫與濕度在實(shí)驗(yàn)室控制范圍內(nèi),排氣管路通暢。
電源:確認(rèn)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(yàn)證的方法版本(含爐溫、流量、時(shí)間程序、檢測器參數(shù)、計(jì)算與報(bào)告模板)。
依次開啟計(jì)算機(jī)、外設(shè)、儀器電源;打開軟件進(jìn)入“準(zhǔn)備/預(yù)熱”界面。
載氣與氧氣進(jìn)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(biāo)值(常見燃燒爐約900–1050 ℃、還原爐約600–750 ℃,以方法為準(zhǔn))。
基線穩(wěn)定:保持載氣通路暢通,運(yùn)行空白程序或待機(jī)程序至基線噪聲與漂移進(jìn)入允許范圍。
氣密性檢查(重點(diǎn)):
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(jìn)樣端—反應(yīng)器—色譜—檢測器—排氣的順序逐點(diǎn)排查,緊固或更換密封件。
自動(dòng)進(jìn)樣器自檢:托盤歸零、位置校驗(yàn)、升降/推進(jìn)機(jī)構(gòu)動(dòng)作平滑無卡滯。
通道選擇:確認(rèn)處于 CHNS 通道,避免誤用 O 或其他模式。
時(shí)間程序:燃燒、后氧化、還原、色譜分離與檢測時(shí)間段設(shè)置正確,分析窗口覆蓋所有目標(biāo)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(diǎn)燃或脈沖氧劑量(如需要)滿足樣品最大負(fù)荷,避免過量導(dǎo)致峰展寬或殘留。
檢測器參數(shù):TCD 橋流、平衡時(shí)間、采樣頻率、量程設(shè)定與自動(dòng)零點(diǎn)策略。
計(jì)算與報(bào)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(bào)告字段。
均質(zhì)與干燥:固體樣品研磨過篩至均勻細(xì)度,必要時(shí)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(shí)間,必要時(shí)在干燥器內(nèi)操作。
稱量要點(diǎn):
天平校準(zhǔn)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(zhǔn)確錄入。
裝杯技巧:
固體裝入錫杯,壓實(shí)、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(biāo)準(zhǔn)—樣品—質(zhì)控—樣品—空白”的序列,避免記憶效應(yīng);托盤標(biāo)簽與軟件順序一致。
選擇標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):通用標(biāo)準(zhǔn)(如含 C、H、N、S 的有機(jī)物)或基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn);效期內(nèi)、保存規(guī)范。
校準(zhǔn)曲線:
單點(diǎn) K 因子或多點(diǎn)曲線均可,建議覆蓋樣品含量范圍;
每點(diǎn)重復(fù) 2–3 次,剔除異常值后擬合。
空白驗(yàn)收:連續(xù)空白峰形平直、響應(yīng)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(zhǔn)確度。
驗(yàn)收判據(jù):校準(zhǔn)決定系數(shù)、殘差、RSD、QC 回收率均滿足本實(shí)驗(yàn)室控制圖/方法限。
新建序列表:導(dǎo)入樣品編號、稱量、批次信息與備注;分配空白/標(biāo)準(zhǔn)/QC 位置。
進(jìn)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(fù)雜基質(zhì)樣品前后插入空白/低量樣以沖洗系統(tǒng)。
啟動(dòng)批次:
先運(yùn)行空白與校準(zhǔn),確認(rèn)通過后自動(dòng)進(jìn)入樣品;
開啟實(shí)時(shí)監(jiān)控界面查看基線、峰形、保留時(shí)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(dòng)、漏氣報(bào)警),立即暫停,保留當(dāng)前數(shù)據(jù)并進(jìn)入排錯(cuò)流程。
基線與噪聲:短期噪聲平穩(wěn)、無周期性波動(dòng);長時(shí)間漂移在可控范圍。
保留時(shí)間:關(guān)鍵組分保留時(shí)間漂移不超過方法設(shè)定;若整體移動(dòng),檢查爐溫、柱溫、流量是否變化。
峰形:對稱、無雙峰或嚴(yán)重拖尾;過載峰提示稱量超標(biāo)或氧劑量不足。
記憶效應(yīng):高含量樣品后低含量樣出現(xiàn)“尾隨”時(shí),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(dòng)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(dòng)判別規(guī)則(最小峰高、最大漂移、RSD 閾值),超限自動(dòng)標(biāo)記為“復(fù)測”。
積分與定量:使用統(tǒng)一積分模板;若需手動(dòng)調(diào)整,遵循最小改動(dòng)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(biāo)注的行業(yè)場景)。
統(tǒng)計(jì)指標(biāo):重復(fù)測定的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、RSD、回收率;異常值經(jīng)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)則判定后處理。
質(zhì)控審核:QC 在控則放行;若兩點(diǎn)連續(xù)失控,停止樣品放行,追因與重測。
報(bào)告輸出:報(bào)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(fù)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(gè)空白確認(rèn)系統(tǒng)殘留已回歸。
清掃程序:運(yùn)行短程沖洗或高流量載氣清掃,時(shí)間依基質(zhì)而定。
待機(jī)或關(guān)機(jī):
短暫停機(jī)建議置“待機(jī)”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(shí)間停機(jī)可關(guān)閉氧氣并下調(diào)載氣;注意下次開機(jī)的預(yù)熱與再平衡時(shí)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(jìn)樣器導(dǎo)軌與卡爪是否順暢、托盤是否清潔。
每周:檢視泄漏點(diǎn)、緊固接口、清潔燃燒口與進(jìn)樣通道;必要時(shí)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(shí)更換;審閱質(zhì)量控制圖,評估趨勢偏移。
每季度/半年:維護(hù)閥件與密封圈,校準(zhǔn)流量計(jì)與溫度通道;抽查校準(zhǔn)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(xùn)復(fù)審:新增人員上線前必須通過理論與實(shí)操考核;老員工定期能力復(fù)核。
基線噪聲大/漂移快:檢查載氣純度與泄漏;確認(rèn)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(diǎn)校準(zhǔn)。
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(shí)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(yīng):加大沖洗時(shí)間、穿插空白、降低裝樣量;必要時(shí)短程升溫清潔。
進(jìn)樣失敗/卡杯:檢查托盤與推桿同心度、杯體變形、導(dǎo)軌異物;復(fù)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(dāng);按“氣—溫—檢—法”順序逐項(xiàng)核對。
QC 失控:先復(fù)測 QC;若仍失控,停批回溯近幾批空白/標(biāo)準(zhǔn)趨勢,檢查耗材更換與方法是否改動(dòng)。
氣瓶安全:固定穩(wěn)固,緩慢開關(guān),遠(yuǎn)離熱源;定期檢驗(yàn)減壓閥與軟管;操作佩戴護(hù)目鏡與手套。
高溫防護(hù):爐體與反應(yīng)管高溫區(qū)域嚴(yán)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(fēng):燃燒產(chǎn)物需有效排出;實(shí)驗(yàn)室禁止明火,保持通風(fēng)櫥與報(bào)警裝置有效。
電氣與接地:防靜電、防漏電;UPS 周檢并記錄。
化學(xué)品:標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(zhǔn)與QC 結(jié)果、放行判定。
維護(hù)臺賬:更換部件、耗材批號/到期日、檢漏與校準(zhǔn)記錄。
偏差與CAPA:異常編號、根因分析、糾正與預(yù)防措施、復(fù)核有效性。
培訓(xùn)檔案:上崗考核、年度復(fù)訓(xùn)、授權(quán)范圍。
環(huán)境/氣源/電源→開機(jī)預(yù)熱→泄漏/基線檢查;
載氣與氧氣達(dá)標(biāo)→方法與參數(shù)核對→TCD 平衡;
稱量與裝杯→建立序列(空白/標(biāo)準(zhǔn)/QC/樣品)→啟動(dòng);
運(yùn)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(bào)告;
批次收尾(空白確認(rèn)/沖洗)→待機(jī)或關(guān)機(jī)→清潔與臺賬。
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