天美：技术创新持续 市场需求推动色谱仪器发展

气相色谱法至今已有近70年的发展历史，现在已成为一种成熟且应用广泛的分离复杂混合物的分析技术，在医药、食品、石油、环境等分析领域均得到广泛应用。

气相色谱法的出现和发展在分析化学乃至整个化学史上都有着里程碑式的意义，了解其发展历史及新技术新应用有助于更好的认识和运用气相色谱法。

为此，仪器信息网特别制作了“‘解码’气相色谱新技术新应用”专题，并邀请气相色谱仪主流厂商来分享气相色谱仪最新技术及应用进展的看法。此次，我们特别邀请天美仪拓实验室设备（上海）有限公司石化资深技术经理崔予生谈一谈气相色谱仪新技术及发展情况。

天美仪拓实验室设备（上海）有限公司石化资深技术经理 崔予生

仪器信息网：请问现在最先进的气相色谱技术有哪些？您比较看好哪些技术？未来气相色谱技术的发展趋势是怎样的？

崔予生：从理论的角度来看，全二维色谱（GCxGC）是目前已知的可以大幅度提高色谱分离度的最有效的手段。当前单根色谱柱的开发和利用都几乎到了极限。使用不同的色谱柱组合来提高总柱效是一种有效的途径。全二维色谱用二根不同极性的色谱柱组合极大地提高了峰容量和分辨率。同时也提高了灵敏度。自从1990年代问世以来就一直是色谱界最热门的话题。其峰容量为组成它的二根柱子各自峰容量的乘积，分辨率为二柱各自分辨率平方加和的平方根，用此技术一次进样从煤油中可分出一万多个峰。

从实际工作的角度看，大量的色谱分析任务依然是单根色谱柱单检测器就可以解决，或者几种色谱柱和检测器的组合。例如各种气体的分析（天然气，炼厂气，液化石油气，乙烯，丙烯等等），芳烃及轻石化产品的分析。因此，对于常规气相色谱仪的持续改进和创新依然占据了大部分的市场。

目前，我比较看好色谱柱和检测器相关的技术创新。色谱是一项分离的技术，而色谱柱是色谱仪的心脏。常规的通用型的色谱柱已近极限，因此具有特殊性能的专用色谱柱会有力的支持色谱分析技术应用的扩展。近年来CHROMPACK推出的CP Lowox色谱柱具有超强的极性，可将沸点34.6度的乙醚拉到沸点216度的正碳12烷之后出峰，由此产生了汽油中痕量含氧化合物的分析方法（ASTM D7423）和专用分析仪，并得到了广泛应用。

原瓦里安（Varian，现在的赛里安Scion）的脉冲火焰光度检测器（PFPD）是在传统的火焰光度检测器（FPD）基础上的创新，将硫磷检测的选择性提高了约2个数量级，灵敏度提高了1个数量级。在石化、环保、农残等领域正在逐步取代火焰光度检测器甚至原子发射光谱检测器。

未来的气相色谱技术将会随着市场的需求进行多方面的创新。例如分析样品数量的急剧增加和分析时间的缩短催生了快速分析仪：炼厂气分析从原来的40分钟缩短到了7分钟；柴油的模拟蒸馏从30分钟缩短到了8分钟；汽油的单体烃分析从120分钟缩短到约25分钟。

同样，市场的需求是创新和发展的推动力：特殊场合对空间的限制催生了微型色谱仪、大型石油化工装置的实时分析要求快速催生了在线色谱仪。小型化、微型化、高速化、物联网化、自动化、智能化、在线化、高可靠性、易用化、模块化，芯片化都是基于不同的需求，也是色谱仪器的发展方向。

仪器信息网：请问制约气相色谱性能的因素主要有哪些方面？这些方面有哪些里程碑的技术革新？

崔予生：从技术上讲，制约气相色谱发展的是微硬件的设计和制造，如精密控制气路元器件和微小流量的测量和控制，微流板的出现是里程碑式的技术创新，1990年代或更早就已出现了基于微电子机械系统（MEMS）技术的芯片式的集色谱柱、进样系统、检测器于一体的模块，但是其它外围设备没有同步微型化导致整体依然没有完全达到预想的目标。

此外，气路控制的全数字化（电子压力和流量控制）是近20多年来具有里程碑意义的气相色谱技术革命之一，至今已经发展到了第6代。其体积越来越小，精度越来越高，功能也越来越强。现代的色谱仪已经完全摆脱了机械稳压稳流阀及指针式压力表、浮子流量计，实现了全数字化，已经具备了物联网节点的基本属性。

仪器信息网：近年来，食品安全问题、环保领域对废水处理的重视及原油等产品的增加等因素都促进了气相色谱的市场发展，您认为未来几年气相色谱在这些领域的热点市场需求有哪些？未来发展趋势如何？气相色谱应用还有哪些扩展空间？

崔予生：随着国家和社会对食品安全，环境保护的日益重视，气相色谱法也越来越多的被引入到食品农药残留和废水处理中挥发性有机物（VOC）的分析中，如高灵敏度的电子捕获检测器（ECD）用于浓度低至微克/千克级的痕量有机氯农药六六六、DDT分析；热离子检测器（TSD）或氮磷检测器（NPD）检测小麦中的杀螟硫磷的灵敏度也可以达到微克/千克级；脉冲火焰光度检测器（PFPD）测定水中敌敌畏、乐果、马拉硫磷和土壤中甲拌磷、杀螟农也在微克/千克级，可以达到国家和行业标准和欧美日标准。

由于食品的复杂性和检出物的超低浓度，寻求更快更方便的样品处理技术仍然是未来的热点市场需求，如加压溶剂提取（ASE/PLE）、 固相萃取（SPE）、超临界萃取（SFE）等。

原油和石油产品的物性分析则呈现出逐渐被色谱法替代的趋势：如汽油柴油的色谱模拟蒸馏法代替物理蒸馏法，速度提高了近4倍，样品量减少了近百倍，工作量和危险性也大大减少。此外，根据色谱法的分析数据建立模型和算法预测，或者推算油品的物理性质如辛烷值、雷德蒸气压、闪点等等也是未来的发展方向；把防爆型色谱仪放到生产装置边上加上自动采样装置和远程数据传送构成在线色谱仪将是远期的理想。

仪器信息网：请回顾贵公司气相色谱技术的发展历程？当前公司主推的产品是哪些？技术优势是什么？

崔予生：赛里安（Scion）系列色谱的前身是色谱界著名的瓦里安（Varian）色谱。1957年推出了第一台商品化气相色谱仪A-90-C；1965年推出900型模拟蒸馏分析仪；1984年推出微处理器控制的3400气相色谱仪，后被北京分析仪器厂引进国产化的高端色谱仪SP3400，该色谱仪曾经在国内使用最广泛；1997年推出一代名机3800气相色谱仪。

目前天美气相色谱赛里安系列的主要产品是GC456型，可以同时安装3个进样口和4个检测器（含一个质谱检测器）；具有业内压力最高精度0.001PSI的进样口和最大的柱温箱；有集成式的样品预富集浓缩器（SPT），可以将痕量组分浓缩数倍甚至数百倍；有和色谱仪一体化的闪蒸器（gas-integrated mini-gasifier），大大缩短了从闪蒸仪到进样口的距离，减少了样品峰的拖尾和在转移管线中的吸附。

仪器信息网：请问贵公司的产品主要用于哪些领域？做得最好的领域是哪个？取得了哪些成绩？

崔予生：从技术角度看，天美/赛里安色谱是市场上最有竞争力的同类产品之一，在几乎每个细分领域都有不俗的表现。原瓦里安曾经凭借技术优势在全球石化实验室占据了重要位置，凭借赛里安丰富的研究开发和生产制造经验加天美超强营销活力，积极进取的精神，相信会在不久的将来重回巅峰。

崔予生，天美仪拓实验室设备（上海）有限公司石化资深技术经理。多年来一直从事石油化工色谱分析的技术支持工作。1982年毕业于南京大学，后就读于中石化北京石科院。90年代初加入安捷伦科技化学分析部，2004年加入石油分析仪器公司。主要致力于石油化工分析方案和标准方法的实施和验证反馈。曾经参加了国内数以十计的大型炼油石化综合体的开工检修实验室色谱特殊分析仪的安装调试。其中包括全世界最复杂的多维色谱和全二维色谱。