分析化学仪器操作培训手册

分析化学仪器操作培训手册前言分析化学仪器是开展精准化学分析的核心工具，其操作规范性直接影响检测数据的准确性、可靠性及实验室安全。本手册聚焦主流分析仪器的操作流程、维护要点及问题处置策略，旨在帮助从业者系统掌握仪器操作技能，保障分析工作高效、合规开展。一、光谱分析仪器操作与维护（一）紫外可见分光光度计1.原理与适用场景基于朗伯-比尔定律（物质对特定波长光的吸收与浓度成正比），通过检测样品的吸光度/透射率，实现组分的定性、定量分析。广泛应用于食品、环境、医药领域（如药物含量测定、水质污染物分析）。2.操作流程开机准备：检查电源、比色皿架清洁度；确认比色皿无裂痕、透光面无污渍。接通电源，开启主机与软件，预热15~30分钟（确保光源稳定）。参数设置：根据样品特性设置波长（如苯酚检测选270nm）、扫描模式（定量选“单波长”，定性选“光谱扫描”）、狭缝宽度（0.5~2nm，浓度高时增大狭缝提升灵敏度）。样品处理：液体样品过滤/离心除颗粒物；固体样品研磨后溶解、定容，确保浓度在仪器线性范围（吸光度0.2~0.8为宜，超出需稀释/浓缩）。比色皿操作：用待测液润洗比色皿2~3次，注入样品至3/4容积；用擦镜纸轻擦透光面（禁止手触，防止指纹干扰），放入比色皿架并对准光路。测量与记录：以空白溶剂（如蒸馏水）校零；放入样品比色皿，读取数据（重复3次取平均）；记录样品信息、波长、环境温度（温度波动影响结果）。关机流程：取出比色皿，蒸馏水冲洗后晾干（长期不用可浸泡乙醇防霉变）；关闭软件，断开电源，登记使用时长与异常情况。3.关键注意事项样品浓度过高（吸光度＞1.0）时，需稀释后重新测量，避免“比尔定律偏离”。定期用重铬酸钾溶液校准波长（偏差超±1nm时联系工程师调试）。比色皿用后及时清洗，残留样品（如蛋白质、染料）可用稀硝酸浸泡30分钟，禁用强碱或硬物刮擦。4.维护要点日常维护：每次使用后清洁仪器表面，用防尘罩覆盖；每周检查光源能量（能量低于初始值80%时更换氘灯/钨灯）。定期维护：每季度用无水乙醇清洁比色皿架；每年请厂家工程师校准光路、检测电路。（二）原子吸收光谱仪1.原理与适用场景基于基态原子对特征谱线的吸收，实现金属元素（如铅、镉、铜）的定量分析，广泛用于环境、食品、冶金领域的痕量金属检测。2.操作流程开机准备：检查乙炔/空气钢瓶压力（乙炔≥0.2MPa，空气≥0.4MPa），安装空心阴极灯（对准光路），开启通风橱。仪器预热：打开主机，预热空心阴极灯30分钟（确保发射强度稳定）；设置工作参数（波长、灯电流、狭缝宽度）。样品处理：液体样品过滤除杂；固体样品消解（如硝酸-高氯酸体系）后定容，确保基体匹配（加硝酸钯等基体改进剂）。点火与校准：打开乙炔气路，点火（火焰呈蓝色透明状）；用标准溶液（0、1、2、5mg/L）绘制标准曲线，相关系数需≥0.999。样品测量：将样品导入雾化器（提升量3~5mL/min），读取吸光度，重复测量3次取平均；测量后用蒸馏水冲洗雾化器3分钟（防止盐类结晶）。关机流程：关闭乙炔气路，待火焰熄灭后关闭空气压缩机；取出空心阴极灯，关闭主机，登记燃气消耗与异常情况。3.关键注意事项乙炔为易燃易爆气体，需远离明火，钢瓶存放于通风、阴凉处，压力低于0.1MPa时停止使用。雾化器堵塞时，用5%硝酸超声清洗（禁止用铁丝疏通）；火焰呈黄色时，检查燃烧头是否积碳（用刀片刮除）。高浓度样品（吸光度＞0.8）需稀释，避免“自吸效应”导致结果偏低。4.维护要点日常维护：每次使用后用蒸馏水冲洗雾化室、燃烧头；每周检查废液管通畅性（避免积液倒吸）。定期维护：每季度更换乙炔过滤器（防止杂质堵塞气路）；每年校准波长准确性（用铜灯213.9nm谱线验证）。二、色谱分析仪器操作与维护（一）高效液相色谱仪（HPLC）1.原理与核心组件通过高压泵输送流动相，样品经进样阀注入后，因各组分在固定相（色谱柱填料）与流动相中的分配系数差异实现分离，最终由检测器（紫外、荧光、质谱等）定量。核心组件：高压泵、进样阀、色谱柱、检测器、柱温箱（可选）。2.操作流程开机前检查：确认流动相（如甲醇-水）足量且脱气（超声20分钟或在线脱气）；色谱柱连接牢固，废液瓶未满。系统启动：依次开启稳压电源、泵、柱温箱、检测器；打开工作站，设置泵参数（流速0.5~2mL/min）、柱温（30~40℃）、检测波长（如维生素C选245nm）。流动相平衡：以低流速（0.2mL/min）冲洗色谱柱30分钟，待压力稳定（波动＜0.5MPa）后，调至目标流速，继续平衡至基线平稳（紫外检测器噪声＜0.001AU）。进样分析：用样品溶液润洗进样针5次，抽取样品（体积≤柱体积1%，如4.6mm柱进样量≤20μL）；进样阀旋至“Load”位注入样品，再旋至“Inject”位启动分析，记录进样时间与编号。数据分析与关机：分析完成后，用工作站积分峰面积、计算含量；梯度洗脱后，调回初始流动相比例，用100%水冲洗色谱柱30分钟（保护填料），再用100%甲醇冲洗30分钟（防长菌）；关闭设备，记录压力、流速等参数。3.关键注意事项流动相需过滤（0.22μm滤膜）、脱气，避免颗粒物堵塞色谱柱或气泡干扰检测。进样阀用后及时用甲醇冲洗（旋至“Load”位，注入甲醇后旋至“Inject”位），防止样品残留污染。色谱柱使用时避免压力骤变（如流速突变），柱压上限通常为40MPa，超限时降低流速或更换色谱柱。4.维护要点色谱柱维护：长期不用时，用甲醇/乙腈封存（两端堵头拧紧），存放于室温干燥处；每次分析后用10倍柱体积的低有机相流动相冲洗，再用高有机相流动相冲洗。泵维护：每周检查泵密封垫（漏液时更换），每月用5%硝酸冲洗泵头（除缓冲盐结晶），每季度校准泵流速（称量流出液质量计算实际流速）。检测器维护：紫外检测器定期清洁流通池（10%硝酸浸泡后冲洗）；荧光检测器避免强光直射；质谱检测器定期更换离子源灯丝、清洗锥孔。（二）气相色谱仪（GC）1.原理与适用场景基于组分在气相与固定相中的分配系数差异实现分离，通过火焰离子化检测器（FID）、热导检测器（TCD）等定量，适用于挥发性有机物（如苯系物、农药残留）的分析。2.操作流程开机准备：检查载气（氮气/氦气）压力（≥0.4MPa），安装色谱柱（两端插入进样口/检测器，露出石墨垫1~2mm），开启通风橱。仪器预热：打开主机，设置进样口温度（如250℃）、柱温（程序升温或恒温）、检测器温度（FID≥250℃）；待温度稳定后，点火（FID模式下，按“点火”键，观察基线上升后回落）。样品处理：液体样品直接进样（浓度≤10mg/mL）或顶空进样；固体样品萃取（如二氯甲烷超声萃取）后过滤，确保无颗粒物。进样分析：用微量进样针（1μL）抽取样品，快速注入进样口（避免样品挥发）；启动程序升温，记录保留时间与峰面积，重复测量3次取平均。关机流程：分析完成后，将柱温降至50℃，关闭检测器火焰；待温度降至100℃以下，关闭载气与主机，登记样品信息与异常情况。3.关键注意事项进样口温度需高于样品沸点（防止样品冷凝），但低于色谱柱最高使用温度（避免固定相流失）。FID检测器用后，用丙酮冲洗进样口衬管（去除残留样品）；TCD检测器禁用氧气载气（防止热丝氧化）。程序升温速率不宜过快（≤20℃/min），避免峰形展宽或分离度下降。4.维护要点色谱柱维护：每次使用后在高温（比使用温度高20℃）下烘烤30分钟（去除残留组分）；长期不用时，两端堵头密封，存放于干燥处。进样口维护：每周更换进样口衬管（积碳时提前更换），每月清洗进样针（用丙酮超声）。检测器维护：FID每月清洗收集极（用甲醇超声）；TCD每季度更换热丝（基线噪声大时）。三、电化学分析仪器操作与维护（以pH计为例）1.原理与应用基于玻璃电极与参比电极的电位差（能斯特方程）测量溶液pH值，广泛用于水质监测、酸碱滴定、生物样品分析。2.操作流程电极准备：新电极在3mol/LKCl溶液中浸泡24小时活化；使用前蒸馏水冲洗，滤纸吸干（避免擦碰玻璃膜）。仪器校准：选择2~3个标准缓冲液（如pH4.00、6.86、9.18），电极放入pH6.86缓冲液，按“校准”键；待读数稳定后，依次用pH4.00、pH9.18缓冲液重复校准（斜率需在95%~105%之间）。样品测量：蒸馏水冲洗电极，待测液润洗3次，放入样品中搅拌（避免气泡附着），待读数稳定后记录pH值，同时记录温度（开启温度补偿）。关机与维护：测量后蒸馏水冲洗电极，浸泡在3mol/LKCl溶液中（短时间不用）或干燥保存（长期不用）；关闭仪器，清洁电极接口（防止腐蚀）。3.关键注意事项避免电极玻璃膜接触硬物（如搅拌子、容器壁），防止破损导致响应异常。缓冲液需现配现用，过期或污染的缓冲液会导致校准失败。含氟离子的样品（如HF溶液）需使用特殊氟化物电极，禁止用玻璃电极测量。4.维护要点每周检查参比电极内充液（3mol/LKCl），不足时补充。每月用0.1mol/LHCl溶液浸泡电极30分钟（去除蛋白质污染），蒸馏水冲洗后活化。每季度校准仪器精度（偏差超±0.02pH时，更换电极或送修）。四、仪器常见故障排查与处理（一）基线异常（以HPLC紫外检测器为例）现象：基线漂移、噪声大。排查步骤：1.流动相：是否变质（如甲醇吸水导致比例变化）、是否有气泡（脱气后重新平衡）。2.色谱柱：是否污染（用强溶剂冲洗）、是否柱效下降（更换新柱对比）。3.检测器：流通池是否污染（硝酸冲洗）、氘灯是否老化（能量扫描后更换）。（二）测量值偏差（以分光光度计为例）现象：同一样品多次测量结果差异大。排查步骤：1.样品制备：是否未摇匀（重新定容、超声溶解）、是否有沉淀（过滤后测量）。2.比色皿：是否未配对（用同一比色皿测量空白和样品）、是否有划痕（更换比色皿）。3.仪器参数：波长是否校准（标准溶液验证）、狭缝宽度是否一致（重新设置参数）。五、实验室安全操作规范（一）化学试剂安全强酸、强碱在通风橱内操作，佩戴耐酸碱手套、护目镜；若溅洒皮肤，立即清水冲洗15分钟并就医。有机溶剂（甲醇、乙腈）远离明火，防爆冰箱储存；废液分类收集（含卤化物、重金属的废液单独存放）。（二）仪器安全高压设备（HPLC泵、GC进样口）操作时禁止敲击、拆卸；压力超限时立即停机检查。用电设备需接地良好；仪器故障时先断电，再联系维修人员，禁止自行改装电路。（三）废弃物处理含重金属的废液（铅、汞溶液）加硫化钠沉淀后处理；有机溶剂废