CN103698445B - 一种在线的微量样品采集器及采样分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线的微量样品采集器，其特征在于：包括具有一路输入及N路输出的第一N路选通阀和具有一路输出及N路输入的第二N路选通阀，N≥2，第一N路选通阀的每一路输出分别经由一个采样管与第二N路选通阀的一路输入相连。本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的在线的微量样品采集器的采样分析方法。本发明具有以下特点：适用于多个微量样品的连续在线采集；实现了采集的多个微量样品恒温储存，使样品在等待分析过程中没有失效。与实现该功能而设置多台色谱相比，结构简单、费用低、效果明显；如果增加选通阀数量，可以成倍的增加样品采集和储存，从而实现全实验过程的样品收集。

Description

一种在线的微量样品采集器及采样分析方法

技术领域

本发明涉及一种微型反应的试验装置及采用该试验装置的采样分析方法。

背景技术

在微型反应试验装置的实际操作中，需要对反应产物进行稳定条件下的在线采集和定性分析(一般用色谱)，由于采集样品极其微小(一般为毫升或微升级)，并且样品的采集过程不应影响微型反应系统的操作(如压力的扰动)。同时采集后的样品需要由载气直接送入色谱进行分析，以取得样品的组成成分。为了确保采集的样品具有代表性和对前系统无干扰，采集过程要求快速、条件稳定(如温度、流量)。

在一些实验中，简单的样品采集和分析已经比较常用，通常这样的分析过程对样品的采集频率没有太高的要求。在色谱分析频率能达到的情况下，一般0.5～1小时可以完成采集分析一次。该时间间隔主要需要受色谱分析的速度限制。有些试验需要高频率的进行在线样品分析收到制约。

目前的在线分析，通常为采集样品后即时分析，分析完成后再次采集。

状态一(图1)：反应产物1通过四通阀2，进入采样管3，然后经四通阀4排出。于此同时，载气8经四通阀2、采样管5和四通阀4的另一通道，对管线进行吹扫并经色谱仪6排出。整个采样系统安装在一个加热箱7中。

状态二(图2)：色谱仪6发出采样指令，四通阀2和4同时切换，此时采样管3收集的样品，经载气8扫入色谱仪6分析，此时反应物料1通过四通阀2和四通阀4及采样管5保持排空。

经过这两个过程的不断切换，采集的样品可以定时进行分析。

为了满足样品采集分析的高频率要求(如：每间隔5分钟采集一次，或者也可以根据工艺要求提高为每1分钟一次)，上述的样品采集方法受到色谱分析时间制约，无法满足短时间、多个样品的即时分析要求。如果一定需要完成以上工作，必须设置多于一台或者更多的色谱，来完成这个工作。由于色谱价格昂贵，会造成试验成本的大幅提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种满足短时间、多个样品的即时分析要求的采集器及采用该采集器的采样分析方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种在线的微量样品采集器，其特征在于：包括具有一路输入及N路输出的第一N路选通阀和具有一路输出及N路输入的第二N路选通阀，N≥2，第一N路选通阀的每一路输出分别经由一个采样管与第二N路选通阀的一路输入相连；

反应产物输入管与第一通道管相连通，反应产物输入管还经由第一三通阀同时与第二通道及第一N路选通阀的一路输入相连通，第一通道管串接背压阀后连通排空管，第二通道经由第二三通阀与排空管连通，载气输入管经由第三三通阀同时与第一N路选通阀的一路输入及经由第四三通阀与色谱仪相连通，第二N路选通阀的一路输出经由第四三通阀与色谱仪相连通；

第三三通阀、第一N路选通阀、第一三通阀、第二通道、第一通道管、第二三通阀、第二N路选通阀及第四三通阀均位于加热箱内。

本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的在线的微量样品采集器的采样分析方法，其特征在于，步骤为：

第一步、当如权利要求1所述在线的微量样品采集器处于非采样状态时，第一三通阀及第二三通阀位于初始位置，反应产物通过反应产物输入管经由第一通道及背压阀通过排空管排出，同时，反应产物通过反应产物输入管还经由第一三通阀、第二通道及第二三通阀通过排空管排出；同时，第三三通阀及第四三通阀位于初始位置，载气经由载气输入管、第三三通阀及第四三通阀通入色谱仪；

第二步、第一N路选通阀按照设定顺序将其一路输入与第i路输出导通，第二N路选通阀则将一路输出与和第一N路选通阀的第i路输出通过第i个采样管相连的那路输入导通；

第三步、第一三通阀及第二三通阀进行位置切换，使得反应产物通过反应产物输入管经由第一三通阀、第一N路选通阀、第i个采样管、第二N路选通阀及第二三通阀后与经由第一通道及背压阀排出的反应产物在排空管汇流后排出；

第四步、在第三步保持设定的时间后，将i调整为i+k，k为正整数，i+k≤N，返回第二步循环执行直至通过n个采样管收集到n个样品，n≤N；

第五步、第三三通阀及第四三通阀进行位置切换，使得载气经由载气输入管、第三三通阀、第一N路选通阀、第i个采样管、第二N路选通阀及第四三通阀将第i个采样管内的样品送入色谱仪；

第六步、第三三通阀及第四三通阀切换回初始位置，待色谱仪对第i个采样管送来的样品分析完毕后，将i调整为i-k，返回第五步循环执行直至n个采样管收集到的n个样品均被色谱仪分析完毕。

在上述整个分析过程中，反应物料的流动没有任何干扰，储存在所有采样管中的样品依次等待分析，温度保持恒定。

本发明具有以下特点：

1、适用于多个微量样品的连续在线采集；

2、实现了采集的多个微量样品恒温储存，使样品在等待分析过程中没有失效。

3、与实现该功能而设置多台色谱相比，结构简单、费用低、效果明显；

4、如果增加选通阀数量，可以成倍的增加样品采集和储存，从而实现全实验过程的样品收集。

附图说明

图1为常规采样器样品收集；

图2为常规采样器样品分析；

图3为本发明采样器初始位置；

图4为本发明采样器第一个样品收集；

图5为本发明采样器第二个样品收集；

图6为本发明采样器第N个样品采集；

图7为本发明采样器第N个样品分析。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图3所示，本发明提供了一种在线的微量样品采集器，包括具有一路输入及N路输出的第一N路选通阀9和具有一路输出及N路输入的第二N路选通阀10，在本实施例中N＝8，第一N路选通阀9的每一路输出分别经由一个采样管与第二N路选通阀10的一路输入相连。反应产物输入管11与第一通道管12相连通，反应产物输入管11还经由第一三通阀14同时与第二通道15及第一N路选通阀9的一路输入相连通，第一通道管12串接背压阀13后连通排空管16，第二通道15经由第二三通阀17与排空管16连通，载气输入管18经由第三三通阀19同时与第一N路选通阀9的一路输入及经由第四三通阀20与色谱仪6相连通，第二N路选通阀10的一路输出经由第四三通阀20与色谱仪6相连通。第三三通阀19、第一N路选通阀9、第一三通阀14、第二通道15、第一通道管12、第二三通阀17、第二N路选通阀10及第四三通阀20均位于加热箱7内。

本发明还提供了一种采用上述的在线的微量样品采集器的采样分析方法，其步骤为：

第一步、当上述在线的微量样品采集器处于如图3所示的非采样状态时，第一三通阀14及第二三通阀17位于初始位置，反应产物通过反应产物输入管11经由第一通道12及背压阀13通过排空管16排出，同时，反应产物通过反应产物输入管11还经由第一三通阀14、第二通道15及第二三通阀17通过排空管16排出；同时，第三三通阀19及第四三通阀20位于初始位置，载气经由载气输入管18、第三三通阀19及第四三通阀20通入色谱仪6；

第二步、由第一N路选通阀9的第1路输出开始，如图4所示，将第一N路选通阀9的一路输入与第1路输出导通，第二N路选通阀10则将一路输出与和第一N路选通阀9的第1路输出通过第1个采样管相连的那路输入导通，在本实施例中为第二N路选通阀10的第1路输入；

第三步、第一三通阀14及第二三通阀17进行位置切换，使得反应产物通过反应产物输入管11经由第一三通阀14、第一N路选通阀9、当前的采样管、第二N路选通阀10及第二三通阀17后与经由第一通道12及背压阀13排出的反应产物在排空管16汇流后排出；

第四步、在第三步保持设定的时间后，当前的采样管完成对样品的采集，如图5所示，将第一N路选通阀9的一路输入与第2路输出导通，第二N路选通阀10的第2路输入则与第二N路选通阀10的一路输出导通，返回第三步循环执行，直至所有8个采样管都采集到了样品为止。最后一个样品的采集状态如图6所示，此时，第一N路选通阀9的一路输入与第8路输出导通，而第二N路选通阀10的一路输出与第二N路选通阀10的第8路输入导通；

第五步、如图7所示，第三三通阀19及第四三通阀20进行位置切换，使得载气经由载气输入管18、第三三通阀19、第一N路选通阀9、当前的采样管、第二N路选通阀10及第四三通阀20将当前的采样管内的样品送入色谱仪6；

第六步、第三三通阀19及第四三通阀20切换回初始位置，待色谱仪6对当前的采样管送来的样品分析完毕后，第一N路选通阀9的一路输入与第7路输出导通，而第二N路选通阀10的一路输出与第二N路选通阀10的第7路输入导通，返回第五步循环执行直至8个采样管收集到的8个样品均被色谱仪6分析完毕。

Claims (2)

1.一种在线的微量样品采集器，其特征在于：包括具有一路输入及N路输出的第一N+1路选通阀（9）和具有一路输出及N路输入的第二N+1路选通阀（10），N≥2，第一N+1路选通阀（9）的每一路输出分别经由一个采样管与第二N+1路选通阀（10）的一路输入相连；

反应产物输入管（11）与第一通道管（12）相连通，反应产物输入管（11）还经由第一三通阀（14）同时与第二通道（15）及第一N+1路选通阀（9）的一路输入相连通，第一通道管（12）串接背压阀（13）后连通排空管（16），第二通道（15）经由第二三通阀（17）与排空管（16）连通，载气输入管（18）经由第三三通阀（19）同时与第一N+1路选通阀（9）的一路输入及经由第四三通阀（20）与色谱仪（6）相连通，第二N+1路选通阀（10）的一路输出经由第四三通阀（20）与色谱仪（6）相连通；

第三三通阀（19）、第一N+1路选通阀（9）、第一三通阀（14）、第二通道（15）、第一通道管（12）、第二三通阀（17）、第二N+1路选通阀（10）及第四三通阀（20）均位于加热箱（7）内。

2.一种采用如权利要求1所述的在线的微量样品采集器的采样分析方法，其特征在于，步骤为：

第一步、当如权利要求1所述的微量样品采集器处于非采样状态时，第一三通阀（14）及第二三通阀（17）位于初始位置，反应产物通过反应产物输入管（11）经由第一通道（12）及背压阀（13）通过排空管（16）排出，同时，反应产物通过反应产物输入管（11）还经由第一三通阀（14）、第二通道（15）及第二三通阀（17）通过排空管（16）排出；同时，第三三通阀（19）及第四三通阀（20）位于初始位置，载气经由载气输入管（18）、第三三通阀（19）及第四三通阀（20）通入色谱仪（6）；

第二步、由第一N+1路选通阀（9）的第1路输出开始，将第一N+1路选通阀（9）的一路输入与第1路输出导通，第二N+1路选通阀（10）则将一路输出与和第一N+1路选通阀（9）的第1路输出通过第1个采样管相连的那路输入导通；

第三步、第一三通阀（14）及第二三通阀（17）进行位置切换，使得反应产物通过反应产物输入管（11）经由第一三通阀（14）、第一N+1路选通阀（9）、当前的采样管、第二N+1路选通阀（10）及第二三通阀（17）后与经由第一通道（12）及背压阀（13）排出的反应产物在排空管（16）汇流后排出；

第四步、在第三步保持设定的时间后，当前的采样管完成对样品的采集，将第一N+1路选通阀（9）的一路输入与第2路输出导通，第二N+1路选通阀（10）的第2路输入则与第二N+1路选通阀（10）的一路输出导通，返回第三步循环执行，直至所有8个采样管都采集到了样品为止，此时，第一N+1路选通阀（9）的一路输入与第8路输出导通，而第二N+1路选通阀（10）的一路输出与第二N+1路选通阀（10）的第8路输入导通；

第五步、第三三通阀（19）及第四三通阀（20）进行位置切换，使得载气经由载气输入管（18）、第三三通阀（19）、第一N+1路选通阀（9）、当前的采样管、第二N+1路选通阀（10）及第四三通阀（20）将当前的采样管内的样品送入色谱仪（6）；

第六步、第三三通阀（19）及第四三通阀（20）切换回初始位置，待色谱仪（6）对当前的采样管送来的样品分析完毕后，第一N+1路选通阀（9）的一路输入与第7路输出导通，而第二N+1路选通阀（10）的一路输出与第二N+1路选通阀（10）的第7路输入导通，返回第五步循环执行直至8个采样管收集到的8个样品均被色谱仪（6）分析完毕。