CN103115989A - 色谱进样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种色谱进样装置，所述色谱进样装置包括吸附-热解吸模块，进一步包括：气体通道，所述气体通道设置在所述吸附-热解吸模块的下游；填料，所述填料设置在所述气体通道内，用于在温控模块制冷时吸附气体及在温控模块加热时热解吸气体；温控模块，所述温控模块设置在所述气体通道上，用于制冷和加热所述气体通道内的气体；排空通道，所述排空通道的进口端连接所述气体通道的出口端；分析通道，所述分析通道的进口端连接所述气体通道的出口端。本发明具有峰展宽窄、检测灵敏度高等优点。

Description

色谱进样装置及方法

技术领域

本发明涉及色谱分析领域，尤其涉及不分流的色谱进样装置及方法。

背景技术

图1示意性地给出了现有技术中的色谱进样装置的结构简图，如图1所示，所述色谱进样装置常用的分流不分流进样连接方式，可采用分流和不分流两种进样模式，分流进样常用于微量或常量样品进样，而不分流进样主要用于较低浓度的样品进样，主要是为了提高进样的灵敏度。

但是目前常规的分流不分流进样口进行不分流进样时，存在以下缺点：

1)样品中主要成分是溶剂，因此进行不分流进样时大量溶剂进入色谱柱，导致溶剂峰展宽较为厉害，如沸点或性质和溶剂接近的物质则很容易受溶剂峰影响，很难采用不分流进样模式进行分析。

2)因溶剂大量进入色谱柱，导致色谱柱过载，特别是使用0.25mm以下内径的色谱柱子时，色谱柱过载引起色谱峰展宽、峰畸形的现象更为严重，可能导致灵敏度比分流条件下更差的情况。

目前常规的分流不分流进样口进行部分物质分离时结果仍然无法令人满意，可采用更为昂贵的程序升温(PTV)进样口或冷柱头直接柱头进样。

但是PTV进样口需使用液氮制冷，液氮用量较大需经常更换，使用成本高，而且液氮罐普遍体积较大，操作和使用上较为繁琐，且存在一定的风险，对操作者要求较高。而且PTV进样口内部衬管容积较大，样品进入色谱柱较为缓慢，会造成一定程度上的峰展宽。

冷柱头直接进样需要使用特别的进样针和衬管，要求使用大口径色谱柱，可选择的色谱柱种类有限，应用范围狭窄，而且对进样操作要求较高，一般应用较少。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种色谱进样装置，降低了进样过程中峰展宽，并提高了进样后的检测灵敏度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

色谱进样装置，所述色谱进样装置包括吸附-热解吸模块，所述色谱进样装置进一步包括：

气体通道，所述气体通道设置在所述吸附-热解吸模块的下游；

填料，所述填料设置在所述气体通道内，用于在温控模块制冷时吸附气体及在温控模块加热时热解吸气体；

温控模块，所述温控模块设置在所述气体通道上，用于制冷和加热所述气体通道内的气体；

排空通道，所述排空通道的进口端连接所述气体通道的出口端；

分析通道，所述分析通道的进口端连接所述气体通道的出口端。

根据上述的进样装置，可选地，所述进样装置进一步包括：

毛细管，所述毛细管设置在所述分析通道上。

根据上述的进样装置，优选地，所述填料是Tenax GR。

根据上述的进样装置，优选地，所述温控模块是热电制冷器。

根据上述的进样装置，优选地，所述气体通道采用不锈钢管。

根据上述的进样装置，可选地，所述排空通道上设置EFC。

本发明还提供了一种色谱进样方法，降低了进样过程中峰展宽，并提高了进样后的进样灵敏度。本发明的目的是还通过以下技术方案来实现：

根据上述的色谱进样装置的进样方法，所述进样方法包括以下步骤：

(A1)温控模块启动制冷模式，从吸附-热解吸模块内流出的含有溶剂和待测气体的混合气体被吸附在气体通道内；

(A2)温控模块启动加热模式，所述气体通道内的溶剂先解吸出来，并从排空通道排走；

(A3)随着加热温度的进一步上升，所述气体通道内的待测气体被解吸出来，并从分析通道排往下游。

根据上述的进样方法，可选地，所述气体通道内的溶剂被解吸后，部分溶剂进入分析通道。

根据上述的进样方法，可选地，在所述(A3)中，打开所述排空通道。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过进样口后端连接一个温控模块，如采用电子制冷对样品进行二次聚焦，可解决峰展宽的问题，提高进样的灵敏度；

2、采用快速升温程序升温至溶剂沸点附近，将溶剂通过捕集阱后的分流流路放空，防止色谱柱过载造成的样品分析问题；

3、溶剂放空后可快速加热至高温，升温速率可达1800℃/min以上，使样品快速解析进入色谱柱，保证较窄的峰宽，提高进样的灵敏度；采用对内直接加热，无需加热炉或者加热丝，加热装置简单，可以实现体积小型化；

4、制冷及排空模块与分析柱通过细内径惰性化毛细管柱连接，消除了样品直接通过衬管进入色谱柱可能引起的峰展宽，样品聚焦解析过程中还可以进行二次分流，保证最佳的分析效果；

5、因采用热电制冷模块，体积较小，且不需要使用大体积的液氮罐，减少使用成本和维护费用，使用更加方便。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是现有技术中进样装置的基本结构图；

图2是本发明实施例1的进样装置的基本结构图。

具体实施方式：

图1、2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图2示意性地给出了本发明实施例的色谱进样装置的基本结构图，如图2所示，所述进样装置包括：

吸附-热解吸模块，所述吸附-热解吸模块是本领域的现有技术，在此不再赘述。

气体通道，所述气体通道设置在所述吸附-热解吸模块的下游；优选地，所述气体通道采用不锈钢管，可以承受急冷急热。

填料，所述填料设置在所述气体通道内，用于在温控模块制冷时吸附从吸附-热解吸模块排出的气体及在温控模块加热时热解吸气体；

温控模块，所述温控模块设置在所述气体通道上，用于制冷和加热所述气体通道内的气体；优选地，所述温控模块采用热电制冷器；

排空通道，所述排空通道的进口端连接所述气体通道的出口端，可选地，所述排空通道上设置EFC；

分析通道，所述分析通道的进口端连接所述气体通道的出口端，可选地，毛细管设置在所述分析通道上。

本发明实施例的采用上述色谱进样装置的进样方法，所述进样方法包括以下步骤：

(A1)温控模块启动制冷模式，从吸附-热解吸模块内流出的含有溶剂和待测气体的混合气体被吸附在气体通道内；

(A2)温控模块启动加热模式，所述气体通道内的溶剂先解吸出来，并从排空通道排走大部分，小部分溶剂进入分析通道；

(A3)随着加热温度的进一步上升，所述气体通道内的待测气体被解吸出来，并从分析通道排往下游。若待测气体的浓度较高，则打开所述排空通道。

实施例2：

根据本发明实施例1的进样装置及方法在气相色谱中的应用例，在该应用例中，具体采用不分流进样。

在该应用例中，温控模块采用热电制冷器，气体通道采用不锈钢管，排空通道上设置EFC，所述分析通道上设置细内径不锈钢管。进样方法具体为：

(B1)、样品进样

样品通过进样针进入进样口后，高温下溶剂和样品在衬管中同时一起汽化进样，通过总流量带入热电制冷器。

(A1)样品聚焦

进样前，热电制冷器中半导体片已开始工作，要求热电制冷器达到设定温度(如-30℃)时，方可进样。样品通过总流量带出进样口后，因溶剂一般沸点较低，容易汽化，很快通过气体通道。此时热电制冷器温度已达到较低温度(如-30℃)，因气体通道中填充有特殊吸附填料(如Tenax GR等)，在低温下可以吸附有机物，此时样品和溶剂均大部分吸附在气体通道中。

(A2)溶剂放空

样品和溶剂均吸附在气体通道后，开始对热电制冷器进行缓慢加热升温至溶剂沸点附近，此时温度为T1，因溶剂一般沸点比样品低，因此溶剂先解析被载气带出，而由于样品需要的解吸温度较高，依然吸附于气体通道中。此时，打开排空通道的EFC，控制一定的流量(F1)，由于进入色谱柱的流量(F2)较小，因此大部分溶剂通过EFC后放空，只有少部分溶剂进入色谱柱，防止色谱柱过载。

(A3)样品快速解析进样

溶剂放空后，热电制冷器快速升温，由于采用不锈钢管直接加电压加热的方式，升温速率可达1800℃/min以上，热电制冷器快速加热至高温，如180℃，使样品快速解吸，此时关闭EFC放空通道，使样品通过细内径毛细柱快速进入色谱柱，保证较窄的峰宽，提高检测的灵敏度。样品进样过程中，如样品浓度较大，还可打开EFC放空通道，进行样品二次分流，保证最佳的分析效果。

Claims (9)

1.色谱进样装置，所述色谱进样装置包括吸附-热解吸模块，其特征在于：所述色谱进样装置进一步包括：

气体通道，所述气体通道设置在所述吸附-热解吸模块的下游；

填料，所述填料设置在所述气体通道内，用于在温控模块制冷时吸附气体及在温控模块加热时热解吸气体；

温控模块，所述温控模块设置在所述气体通道上，用于制冷和加热所述气体通道内的气体；

排空通道，所述排空通道的进口端连接所述气体通道的出口端；

分析通道，所述分析通道的进口端连接所述气体通道的出口端。

2.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于：所述进样装置进一步包括：

毛细管，所述毛细管设置在所述分析通道上。

3.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于：所述填料是Tenax GR。

4.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于：所述温控模块是热电制冷器。

5.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于：所述气体通道采用不锈钢管。

6.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于：所述排空通道上设置EFC。

7.根据权利要求1-6任一所述的色谱进样装置的进样方法，所述进样方法包括以下步骤：

(A1)温控模块启动制冷模式，从吸附-热解吸模块内流出的含有溶剂和待测气体的混合气体被吸附在气体通道内；

(A2)温控模块启动加热模式，所述气体通道内的溶剂先解吸出来，并从排空通道排走；

(A3)随着加热温度的进一步上升，所述气体通道内的待测气体被解吸出来，并从分析通道排往下游。

8.根据权利要求7所述的进样方法，其特征在于：所述气体通道内的溶剂被解吸后，部分溶剂进入分析通道。

9.根据权利要求7所述的进样方法，其特征在于：在所述(A3)中，打开所述排空通道。

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