CN104502498A - 与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置及检测方法，装置主要由高效液相泵、六通阀、十通阀、收集环、捕获柱、前处理解析装置组成，高效液相泵共有两台，第一台高效液相泵和捕获柱与六通阀相连，前处理解析装置包括三通接口和滤膜夹，第二台高效液相泵与十通阀相连，离子色谱分离检测装置包括阴离子保护柱、阴离子交换柱、抑制器和电导检测器，离子色谱分离检测装置与十通阀相连。本发明将传统的滤膜离线处理步骤在线化，采样后的气溶胶样品无需处理即可进样，同时采用大体积进样方法，支持小型滤膜以及便携式的大气采样泵采样，同时缩短采样时间，减少易挥发组分的损失。
Description
技术领域
本发明属于仪器分析领域，具体地说，是一种与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置。
背景技术
目前，对气溶胶中可溶性离子检测主要使用截面积较大的微孔滤膜，利用中等流量或大流量的气体采样泵进行采样。采样后的微孔滤膜置于去离子水中进行超声溶解其中的可溶性离子，随后将解析液通过多孔滤膜滤去其中微粒，取其中的小体积(如25μL)进入离子色谱系统进行分析。这种常规的方法采样时间长，前处理过程繁琐，容易引入杂质，同时处理后溶液利用率较低。
离子色谱是目前检测痕量阴离子的常规方法，兼具简单、快速、灵敏度高、选择性好等特点，并且可以实现多种离子型组分的同时分析，同时可用于检测水溶液中的有机酸、胺类以及糖类物质。
发明内容
本发明的目的是设计一种与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置，将采样后的小型多孔滤膜气溶胶样品置于装置内，通过阀切换手段排除管路气泡，同时在线解析滤膜上的气溶胶样品，同时收集解析液，实现气溶胶内可溶性离子、有机酸的定性和定量分析，本发明的技术方案能够实现对气溶胶进行采样后的微孔滤膜实现在线解析，并实现离子色谱法检测其中可溶性离子的装置及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置，装置主要由高效液相泵、六通阀、十通阀、收集环、捕获柱、前处理解析装置组成，高效液相泵共有两台，第一台高效液相泵和捕获柱与六通阀相连，前处理解析装置包括三通接口和滤膜夹，前处理解析装置的上下两端分别连在六通阀上，三通接口上的三通排气管与十通阀相连，采样后的滤膜采样面朝上置于滤膜夹内，收集环连接在十通阀内，第二台高效液相泵与十通阀相连，离子色谱分离检测装置包括阴离子保护柱、阴离子交换柱、抑制器和电导检测器，离子色谱分离检测装置与十通阀相连。
本发明技术方案采样后的滤膜采样面朝上置于滤膜夹中进行前处理，第一台高效液相泵以去离子水为淋洗液，去离子水经捕获柱进一步纯化处理后通过六通阀对前处理解析装置中的滤膜进行淋洗、解析；第二台高效液相泵以氢氧化钾为淋洗液，用于解析液中离子的分离分析，通常是配备有淋洗液发生装置(EGC)的离子色谱仪淋洗泵，以便进行梯度淋洗。
本发明还提供了一种与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置的检测方法，具体检测步骤如下：
1)、滤膜经大气采样泵采样后采样面朝上置于滤膜夹内，然后闭紧滤膜夹，此时六通阀处于装填状态，十通阀处于进样状态，开启高效液相泵，将前处理解析装置下方管路以及滤膜下方空气的气泡通过排气端由十通阀排除，同时下方流出的少量淋洗液可以充分润湿滤膜；
2)、将六通阀切换至进样状态，淋洗液将前处理解析装置上方管路的气泡排除；
3)、将十通阀切换至装填状态，此时三通测面排气端的管路被封死，淋洗液水由滤膜夹上方滴下冲洗采样膜，解析液从前处理解析装置下方管路流入十通阀内的收集环进行收集；
4)、解析完成后，将十通阀切换至进样状态，收集环内的解析液在KOH梯度淋洗下进入色谱分离检测系统实现梯度分离和检测。
作为进一步的改进，本发明所述的滤膜是Φ37mm的聚四氟乙烯亲水膜。
本发明的有益效果如下：
本发明将传统的滤膜离线处理步骤在线化，采样后的气溶胶样品无需常规方法中复杂繁琐的处理即可进样，同时采用大体积进样方法，方法灵敏度比常规方法高，大气采样时间可由常规的12-24h减少至1-3h，同时无需使用直径15-20cm的大滤膜，并且适用于小流量(1-1.5L/min)的便携式采样器进行采样，故本发明适合实现车载进行现场实时采样实时分析。通过本发明提供的装置和方法，大气采样分析总时间可由常规方法的至少12h缩短至2h左右。
附图说明
图1是在线气溶胶样品前处理装置仪器连接结构示意图；
图1中，1是第一台高效液相泵(水为淋洗液)，2是捕获柱，3是六通阀，4是滤膜夹，5是三通接口，6是三通排气端，7是前处理解析装置，8是十通阀，9是收集环，10是第二台高效液相泵，11是阴离子保护柱，12是阴离子交换柱，13是抑制器，14是电导检测器。
图2是采集气溶胶后滤膜的进行在线前处理后的离子色谱图；
图2中色谱峰1-7分别为氟离子、乳酸、乙酸、甲酸、氯离子、硝酸根、硫酸根。色谱分离采用KOH梯度淋洗方式：1-15min,0.8mmol/L；15-19min,0.8mmol/L递增至17mmol/L；17-30min,17mmol/L；30-35min,0.8mmol/L。各峰峰高较高，峰形良好，表明本发明能对大气气溶胶样品进行有效的在线前处理和色谱分离。
具体实施方式
下面结合说明书附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步地说明如下：
图1是在线气溶胶样品前处理装置仪器连接结构示意图，装置主要由高效液相泵、六通阀3、十通阀8、收集环9、捕获柱2、前处理解析装置7组成，高效液相泵共有两台，第一台高效液相泵1和捕获柱2与六通阀3相连，前处理解析装置7包括三通接口5和滤膜夹4，前处理解析装置7的上下两端分别连在六通阀3上，三通接口5上的三通排气管6与十通阀8相连，采样后的滤膜采样面朝上置于滤膜夹4内，收集环9连接在十通阀8内，第二台高效液相泵10与十通阀8相连，离子色谱分离检测装置包括阴离子保护柱11、阴离子交换柱12、抑制器13和电导检测器14，所述的离子色谱分离检测装置与十通阀8相连。
空气中常规阴离子的检测
参见附图1，第一台高效液相泵1和捕获柱2与六通阀3相连，前处理解析装置7的上下两端分别连在六通阀3上，三通5上的排气端6与十通阀8相连，采样后的滤膜采样面朝上置于滤膜夹4内。收集环9连接在十通阀8内，第二台高效液相泵10(包括EGC)与十通阀8相连，离子色谱分离检测装置包括保护柱1、离子交换柱12、抑制器13、电导检测器14、离子色谱分离检测装置也与十通阀8相连。
检测按一下步骤进行：
1、滤膜(Φ37mm,通常采用聚四氟乙烯亲水膜)经大气采样泵采样后采样面朝上置于滤膜夹4内，然后闭紧滤膜夹4。此时六通阀3处于装填状态，十通阀8处于进样状态。开启高效液相泵1，将前处理解析装置7下方管路以及滤膜下方空气的气泡通过三通排气管6由十通阀8排除，同时下方流出的少量淋洗液可以充分润湿滤膜；
2、将六通阀3切换至进样状态，淋洗液将前处理解析装置7上方管路的气泡排除；
3、将十通阀8切换至装填状态，此时三通排气管6的管路被封死，淋洗液水由滤膜夹4上方滴下冲洗采样膜，解析液从前处理解析装置7下方管路流入十通阀8内的收集环9进行收集；
4、解析完成后，将十通阀8切换至进样状态，收集环9内的解析液在KOH梯度淋洗下进入色谱分离检测系统实现梯度分离和检测。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置，其特征在于，所述的装置主要由高效液相泵、六通阀(3)、十通阀(8)、收集环(9)、捕获柱(2)、前处理解析装置(7)组成，所述的高效液相泵共有两台，所述的第一台高效液相泵(1)和捕获柱(2)与六通阀(3)相连，所述的前处理解析装置(7)包括三通接口(5)和滤膜夹(4)，前处理解析装置(7)的上下两端分别连在六通阀(3)上，三通接口(5)上的三通排气管(6)与十通阀(8)相连，采样后的滤膜采样面朝上置于滤膜夹(4)内，收集环(9)连接在十通阀(8)内，第二台高效液相泵(10)与十通阀(8)相连，所述的装置还包括离子色谱分离检测装置，所述的离子色谱分离检测装置包括阴离子保护柱(11)、阴离子交换柱(12)、抑制器(13)和电导检测器(14)，所述的离子色谱分离检测装置与十通阀(8)相连。
2.根据权利要求1所述的与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置，其特征在于，采样后的滤膜采样面朝上置于滤膜夹(4)中进行前处理，第一台高效液相泵(1)以去离子水为淋洗液，去离子水经捕获柱进一步纯化处理后通过六通阀(3)对前处理解析装置(7)中的滤膜进行淋洗、解析；第二台高效液相泵(10)以氢氧化钾为淋洗液，用于解析液中离子的分离分析，通常是配备有淋洗液发生装置(EGC)的离子色谱仪淋洗泵，以便进行梯度淋洗。
3.一种如权利要求1或2所述的与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置的检测方法，其特征在于，具体检测步骤如下：
1)、滤膜经大气采样泵采样后采样面朝上置于滤膜夹(4)内，然后闭紧滤膜夹(4)，此时六通阀(3)处于装填状态，十通阀(8)处于进样状态，开启高效液相泵(1)，将前处理解析装置(7)下方管路以及滤膜下方空气的气泡通过三通排气管(6)由十通阀(8)排除，同时下方流出的少量淋洗液可以充分润湿滤膜；
2)、将六通阀(3)切换至进样状态，淋洗液将前处理解析装置(7)上方管路的气泡排除；
3)、将十通阀(8)切换至装填状态，此时三通排气管(6)的管路被封死，淋洗液水由滤膜夹(4)上方滴下冲洗采样膜，解析液从前处理解析装置(7)下方管路流入十通阀(8)内的收集环(9)进行收集；
4)、解析完成后，将十通阀(8)切换至进样状态，收集环(9)内的解析液在KOH梯度淋洗下进入色谱分离检测系统实现梯度分离和检测。
4.根据权利要求3所述的与离子色谱联用的在线气溶胶样品前处理装置的检测方法，其特征在于，所述的滤膜是Φ37mm的聚四氟乙烯亲水膜。
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