CN102937633A - 水体痕量多氯联苯gc-ms分析备样中吸附洗脱方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，属于分析测试领域。水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样程序中的目标物洗脱其现有的方法尚不能令人满意，本案主要针对该问题。本案方法的步骤包括：a，将杆状或探针状超声波探头插入针筒内腔，向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波，该超声波的频率介于100KHz与12MHz之间；b，在所述杆状或探针状超声波探头持续地、不间断地向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波的条件下，每隔0.05分钟至30.00分钟间歇地将所述针筒过滤器与抽滤用的负压源接通，每次接通负压源的持续时间介于0.05分钟至30.00分钟之间。其机制是，抽滤前，超声波促进解吸及传质；抽滤中，超声波阻遏重新吸附。

Description

水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法

技术领域

本发明涉及一种水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，属于分析测试领域。

背景技术

关于环境水体中痕量多氯联苯的由来及其分析检测的必要性，可以参见中国发明专利申请案201210099400.3。

所述GC-MS分析，指的是气相色谱-质谱联合分析仪，GC-MS字符组其指代及技术含义本身对于分析测试技术领域的专业人员而言，是公知的。

在环境水体痕量多氯联苯分析检测中，GC-MS方法较具优势，这一点，在上述中国发明专利申请案201210099400.3中已有详细说明。

根据中国发明专利申请案201210099400.3的详细介绍，针对水体中痕量多氯联苯的GC-MS分析测试程序之中，包括一个重要的备样步骤，也就是从水体中吸附分离目标物质的步骤；采用经改性处理的亲水性能良好的磁性复合纳米吸附剂从水体中吸附目标物质，并经磁分离、洗脱、蒸发、吹干、有机溶剂定容等步骤，完成备样，是一个比较高效率的备样方法。

其中的洗脱步骤，是本案关注的焦点。

在现有的针对水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中，其洗脱步骤，是将经过磁分离的已经从水体中吸附了目标物质的磁性复合纳米吸附剂放置到针筒之内，并在针筒前端安装微米级孔径的针筒用过滤器，用有机溶剂淋洗所述磁性复合纳米吸附剂，并结合抽滤手段，达成洗脱目标物质的目的。

在洗脱步骤中，如何以尽可能少的洗脱用有机溶剂，达到一个理想的尽可能接近100％的洗脱率，对于节约分析时间，以及，提高分析结果的可靠性、准确性都有重要意义，关于这一点，任何一个从事GC-MS分析的专业人员都清楚。

现有技术中，包括GC-MS分析备样程序在内的多种仪器分析备样程序，其目标物质的吸附洗脱步骤，惯常地，都是采用简单、传统的针筒加过滤器的装置结构，并以有机溶剂简单淋洗加抽滤的方式来实现洗脱；由于分析目标物质通常与所选用吸附剂之间存在特别亲合作用力，这是所选用吸附剂具有良好捕集能力的基础，然而，也正由于所选用吸附剂与分析目标物质之间存在的特别的亲合作用力，使得一般有机溶剂简单淋洗加抽滤的方式很难达成一个理想的洗脱率；换句话说，所选用吸附剂其前期对目标物质的捕集能力，与后期洗脱步骤中分析目标物质的洗脱难度即解吸难度，两者互为矛盾；一般而言，为提高分析目标物质的洗脱率，必然要以牺牲吸附剂前期对分析目标物质的捕集能力为前提，反之亦然；更具体地说，吸附剂捕集能力弱一些，相对来说，就容易洗脱，反之，如果吸附剂捕集能力强，就不容易达成理想的洗脱率。

如上所述，分析目标物质通常与所选用吸附剂之间存在特别亲合作用力，作为化学专业工作者而言，这是十分容易理解的，作为一例，能够与分析目标物质多氯联苯之间形成特别的π-π结合作用力，且又具有特别高比表面，并且容易进行磁分离的，当然首选的是经亲水改性的磁性纳米活性炭，这是可以达成最优捕集率的首选吸附剂，但是，正因磁性纳米活性炭对多氯联苯的π-π结合作用力强、比表面特别大、捕集力特别强，那么，造成的问题就是，其洗脱率大大减低，惯常的洗脱手段在此变得完全不可靠，以至于完全无法考虑在实际分析测试应用之中使用所述的磁性纳米活性炭来作为捕集剂或曰吸附剂。正因如此，采用所述经亲水改性的磁性纳米活性炭来作为GC-MS之类仪器分析备样捕集剂或曰吸附剂，在现有技术中根本无人提及，更无相关文献报道。

上述中国发明专利申请案201210099400.3，以一种捕集能力显然不如经亲水改性的磁性活性炭的捕集剂即磁性复合的碳纳米管来捕集水体中的多氯联苯，该申请案的方案实为一种捕集力与洗脱率两相权衡之后的不得已的创新举措。

可见，如果一直停留在现有的洗脱技术水平上，那么，吸附剂选择面大受局限的情况将持续下去。

简言之，在水体痕量多氯联苯分析测试工作这样一个特定的领域，现有的惯常的备样程序中的洗脱手段不能令人满意；因此，如何改进水体痕量多氯联苯分析测试备样程序中的目标物洗脱方法，是一个值得关注的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对水体痕量多氯联苯分析测试工作其备样程序中洗脱技术不能令人满意的现状，研发一种有助于解决该问题的新的洗脱方法。

本发明通过如下方案解决所述技术问题，该方案提供一种水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，该方法的主要步骤包括：包括以下步骤：a，将杆状或探针状超声波探头插入针筒内腔，并使该超声波探头的工作端接近针筒内腔的底部；b，将该杆状或探针状超声波探头与高频振荡电讯号传输电缆的一端进行连接；c，将该高频振荡电讯号传输电缆的另一端与高频振荡电讯号发生器进行连接；d，在针筒的端部安装针筒过滤器，针筒过滤器滤膜孔径介于0.05微米与1.00微米之间；e，将已经从水体中捕集、吸附了目标物质的吸附剂移入针筒内腔，所述目标物质是多氯联苯；f，向针筒内腔吸附剂所在区域加注或喷淋洗脱用的有机溶剂；g，接通高频振荡电讯号发生器的电源，使得所述杆状或探针状超声波探头向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波，该超声波的频率介于100KHz与12MHz之间；h，在所述杆状或探针状超声波探头持续地、不间断地向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波的条件下，每隔0.05分钟至30.00分钟间歇地将所述针筒过滤器与抽滤用的负压源接通，每次接通负压源的持续时间介于0.05分钟至30.00分钟之间。

所述负压源指的是能够制造一定的真空条件的设备、装置或系统，所述负压源例如以真空泵油为工作介质的真空泵、以水为工作介质的水环泵以及以水力喷射制造真空条件的水力喷射真空泵，等等；其中的任何一种真空泵均可适用于本案。

所述针筒一词，其本身的技术含义是公知的。

所述杆状或探针状超声波探头，其本身的技术含义在超声波技术领域内是公知的。所述杆状或探针状超声波探头，均有市售；也可向超声波专业厂家定制。

所述高频振荡电讯号传输电缆，以及，高频振荡电讯号发生器，其本身的技术含义，在超声波技术领域内是公知的。所述高频振荡电讯号传输电缆，以及，高频振荡电讯号发生器，均有市售，也可向超声波专业厂家定制。

所述频率介于100KHz与12MHz之间的超声波，是高频波段的超声波，此高频频段的超声波与一般实验室使用的所谓超声波清洗机其频率大不相同，作用机制也大不相同，关于这一点，对于超声波技术领域的专业人员而言是公知的，本案不作赘述。

所述针筒，其材质可以任意的材质，所述针筒的材质可以是塑料材质、玻璃材质或金属材质。当然，类似于强韧化改性的氧化锆陶瓷材质，也是允许的。

所述针筒的一种优选材质是石英玻璃材质。

所述超声波频率的更进一步的优选的频率范围是介于300KHz与12MHz之间。

为方便于洗脱操作，也可以用支架固定所述杆状或探针状超声波探头，因此，本案方法的步骤还可以包括：用支架固定所述杆状或探针状超声波探头。

服务于本案目标物质即多氯联苯捕集目的的所述吸附剂可以是任何的能够对目标物质多氯联苯具有吸附力的物质，所述吸附剂的种类不限；但是，从节约分析操作时间的角度看，优选的所述吸附剂是磁性吸附剂。

所述磁性吸附剂指的是具有磁性的能够对磁场吸引力产生响应的复合吸附剂，当然，它同时具备对目标物质的捕集能力。

优选的磁性吸附剂是磁性复合碳纳米管。

优选的磁性吸附剂更可以是磁性活性炭。

当然，磁性吸附剂也可以选择使用磁性复合纳米石墨或磁性复合微米石墨。

经粒子束高速轰击形成的磁性石墨烯，也可用于本案目标物质的捕集。

本案方法的步骤，还可以包括一些其它步骤，所述其它步骤例如：用支架固定所述针筒；所述其它步骤还例如：将针筒过滤器与滤液收集装置进行连接；所述其它步骤更例如：将所述滤液收集装置与真空管路开关进行连接，以及，将所述真空管路开关与真空泵进行连接；等等。

本发明的优点是，在针筒内插入杆状或探针状超声波探头，向针筒内腔底部吸附剂所在区域持续辐射超声空化效应较弱的高频频段的超声波，并且在此期间，间歇地接通负压源，间歇地抽滤；本案方法其机制是，在接通负压源之前有高频频段的超声波作用，强制促成目标物质的解吸、传质、移动、脱离、逃逸，而在接通负压源抽滤的期间，高频频段的超声波仍然持续同时在作用，强力抑制目标物质在抽滤进程中的重新吸附；本案方法藉此提升洗脱操作效率、提升其目标物质的洗脱率。

基于本案方法，类似于磁性活性炭这样的其内部具有巨量大小孔道的比表面巨大的强力的捕集剂，其所捕集的目标物质不再难以洗脱；藉此，廉价易得的磁性活性炭在仪器分析备样程序中的应用便成为了一种实际允许的选项。

具体实施方式

本案方法的实施，包括以下步骤：

a，将杆状或探针状超声波探头插入针筒内腔，并使该超声波探头的工作端接近针筒内腔的底部；

b，将该杆状或探针状超声波探头与高频振荡电讯号传输电缆的一端进行连接；

c，将该高频振荡电讯号传输电缆的另一端与高频振荡电讯号发生器进行连接；

d，在针筒的端部安装针筒过滤器，针筒过滤器滤膜孔径介于0.05微米与1.00微米之间；

e，将已经从水体中捕集、吸附了目标物质的吸附剂移入针筒内腔，所述目标物质是多氯联苯；

f，向针筒内腔吸附剂所在区域加注或喷淋洗脱用的有机溶剂；

g，接通高频振荡电讯号发生器的电源，使得所述杆状或探针状超声波探头向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波，该超声波的频率介于100KHz与12MHz之间；

h，在所述杆状或探针状超声波探头持续地、不间断地向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波的条件下，每隔0.05分钟至30.00分钟间歇地将所述针筒过滤器与抽滤用的负压源接通，每次接通负压源的持续时间介于0.05分钟至30.00分钟之间。

在步骤d中，针筒过滤器滤膜孔径可以是0.05微米与1.00微米之间的任意选定值；该针筒过滤器滤膜孔径在0.05微米与1.00微米之间的任意选定值，都是允许的实施值。

在步骤f中，所述洗脱用的有机溶剂，是惯常的洗脱用有机溶剂；有很多种类的有机溶剂可以适用于该洗脱环节；仅就洗脱用有机溶剂本身而言，对于仪器分析专业的人员而言，是公知的。所述洗脱用有机溶剂均有市售。所述洗脱用有机溶剂例如：二氯甲烷、环己烷、二氯甲烷与环己烷的任意比例的混合物，等等。

在步骤g中，超声波的频率可以是介于100KHz与12MHz之间的任意选定的频率；该频率范围之内的任意选定的频率值都是本案允许的实施频率值。

在步骤h中，间歇时间可以是0.05分钟至30.00分钟范围之内的任意选定值；在该0.05分钟至30.00分钟范围之内的任意选定时间值都是本案允许的间歇时间实施值。

在步骤h中，接通负压源的持续时间可以是0.05分钟至30.00分钟之间的任意选定值；在该0.05分钟至30.00分钟之间的任意选定的接通持续时间长度都是允许的接通持续时间长度实施值。

针筒的实施材质可以是市售的现有任何材质，例如塑料材质、玻璃材质、金属材质；等等。

针筒实施材质的进一步优选，是石英玻璃材质。

在步骤g的实施中，进一步优选的实施频率范围是介于300KHz与12MHz之间；在300KHz与12MHz之间任意选定的频率，都是本案允许实施的超声波频率。

在本案实施之中，为方便于洗脱操作，也可以用支架固定所述杆状或探针状超声波探头，因此，本案方法的实施步骤还可以包括：用支架固定所述杆状或探针状超声波探头。

实施所涉吸附剂可以是任何的能够对目标物质多氯联苯具有吸附力的物质，实施所涉吸附剂的种类不限；但是，从节约分析操作时间的角度看，优选的实施吸附剂是磁性吸附剂。

实施所涉磁性吸附剂指的是具有磁性的能够对磁场吸引力产生响应的复合吸附剂，当然，它同时具备对目标物质的捕集能力。

本案实施之中，优选的磁性吸附剂可以是磁性复合碳纳米管。仅就所述磁性复合碳纳米管的制备技术其本身，可以参见申请号如下的中国发明专利申请案：201210099400.3。也可向碳纳米管专业供应商定制。

在本案实施之中，优选的磁性吸附剂当然更可以是磁性活性炭。仅就磁性活性炭的制备技术其本身，可以参见申请号如下的中国发明专利申请案：200910077154.X；磁性活性炭的制备技术不限于该申请号为200910077154.X的中国发明专利申请案；已知报道的有多种的磁性活性炭的制备技术，关于其细节，可以用磁性、活性炭为检索词，检索相关专利数据库、论文文献数据库来寻得；简言之，仅就磁性活性炭其本身的制备技术，是公知的。

当然，在具体实施之中，磁性吸附剂也可以选择使用磁性复合纳米石墨或磁性复合微米石墨。

由纯石墨烯作为原料，经粒子束高速轰击制成的不含有过渡金属元素成分的磁性石墨烯，也可用于本案目标物质的捕集；因此，这种磁性石墨烯当然也是本案实施允许的吸附剂选项。由纯石墨烯作为原料，经粒子束高速轰击制备磁性石墨烯，其制备技术本身亦已见报道。

Claims (9)

1.水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，该洗脱方法包括以下步骤：a，将杆状或探针状超声波探头插入针筒内腔，并使该超声波探头的工作端接近针筒内腔的底部；b，将该杆状或探针状超声波探头与高频振荡电讯号传输电缆的一端进行连接；c，将该高频振荡电讯号传输电缆的另一端与高频振荡电讯号发生器进行连接；d，在针筒的端部安装针筒过滤器，针筒过滤器滤膜孔径介于0.05微米与1.00微米之间；e，将已经从水体中捕集、吸附了目标物质的吸附剂移入针筒内腔，所述目标物质是多氯联苯；f，向针筒内腔吸附剂所在区域加注或喷淋洗脱用的有机溶剂；g，接通高频振荡电讯号发生器的电源，使得所述杆状或探针状超声波探头向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波，该超声波的频率介于100KHz与12MHz之间；h，在所述杆状或探针状超声波探头持续地、不间断地向针筒内腔吸附剂所在区域辐射超声波的条件下，每隔0.05分钟至30.00分钟间歇地将所述针筒过滤器与抽滤用的负压源接通，每次接通负压源的持续时间介于0.05分钟至30.00分钟之间。

2.根据权利要求1所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，所述针筒其材质是塑料材质、玻璃材质或金属材质。

3.根据权利要求1所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，该超声波的频率介于300KHz与12MHz之间。

4.根据权利要求1所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，该洗脱方法的步骤包括：用支架固定所述杆状或探针状超声波探头。

5.根据权利要求1所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，所述吸附剂是磁性吸附剂。

6.根据权利要求5所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，所述吸附剂是磁性复合碳纳米管。

7.根据权利要求5所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，所述吸附剂是磁性活性炭。

8.根据权利要求2所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，所述针筒其材质是石英玻璃材质。

9.根据权利要求5所述的水体痕量多氯联苯GC-MS分析备样中吸附洗脱方法，其特征在于，所述吸附剂是由纯石墨烯作为原料，经粒子束高速轰击制成的磁性石墨烯。