CN104807899B - 挥发性羰基化合物在线分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挥发性羰基化合物分析装置。它包括：一电源和程序控制箱，用于控制和调节整个系统的工作状态，其通过电路连接到一采样和热解析装置，一个载气瓶联接采样和热解析装置，该采样和热解析装置能同时进行挥发性羰基化合物样品的采集和热解析，热解析后的样品通过一熔融石英管进入到一气相色谱/质谱联用仪进行羰基化合物的分离和定量。各采样管采样与热解析阶段互不干扰，可同时进行，从而实现对环境空气中的羰基化合物的连续监测。本发明不仅可以用于常规的环境空气中羰基化合物的观测，而且可以用于实验室烟雾箱模拟二次有机气溶胶氧化产物的连续检测。

Description

挥发性羰基化合物在线分析装置

技术领域

本发明涉及一种挥发性有机物检测装置，特别是涉及一种气体中羰基化合物检测装置，应用于空气VOCs检测技术领域。

背景技术

羰基化合物是指分子中含有羰基的一类化合物，包括醛类和酮类，其普遍存在于大气环境中，对人体健康有害，部分羰基化合物如甲醛、丙烯醛等是可疑致癌物。羰基化合物是大气光化学反应过程中活性最强的一类挥发性有机物（VOCs）。理论上，几乎所有的挥发性有机物都能氧化成羰基化合物。羰基化合物同时又是自由基（OH）、臭氧和过氧乙酰硝酸酐（peroxyacyl nitrates, PAN）前体物。因此，环境大气中羰基化合物的分布、来源、迁移转化、对二次有机气溶胶的形成以及对人体健康的影响受到广泛的重视。大气中羰基化合物浓度低、种类多、具有较强的极性和反应活性强，其大气寿命短，不适用常规的挥发性有机物分析仪。因此建立简单、具有选择性的羰基化合物采样和分析方法是实现这一研究的必要手段。

目前羰基化合物的采样分析大多是靠人工采样和离线分析，主要依靠进口仪器，如液相色谱（HPLC）和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术，主要检测过程为：利用涂有衍生化试剂（如：2,4-二硝基苯阱（DNPH），五氟苯阱（PFPH））的硅胶采样管在野外采集大气环境样品，带回实验室进行样品洗脱和富集，然后利用HPLC或GC-MS进行检测。这类方法对于被检测组分的定性与定量分析较为灵敏(ppb级)，是痕量物质检测的首选方法。但是该方法存在很多缺陷：如采样困难，尤其是夜间和特殊天气状况下；在运输与储存过程中容易导致样品污染；样品处理和分析需要消耗大量的有机溶剂；而且离线分析具有明显的滞后性，时间分辨率较低（2-4小时），对于快速变化的大气环境而言，难以满足实时、自动、连续监测的需要。

近年兴起的在线监测 VOCs系统既适用于常规的VOCs又可以检测羰基化合物的仪器有两种，一种是基于样品富集热解析的AMA-GC5000 系列VOC在线色谱分析仪（德国）；另一种是质子转移反应质谱仪（PTR-MS，奥地利）。但这些仪器总体来说价格昂贵、维护繁琐，而且主要还是针对常规VOCs的在线监测。因此发展一种操作简便、经济实用、选择性强的挥发性羰基化合物在线监测仪器，对研究大气光化学反应机理、二次气溶胶的形成过程、空气质量控制与改善等方面具有重要的意义，也是亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种挥发性羰基化合物在线分析装置，装置检测灵敏度高，干扰小，选择性强，成本低，能够对大气环境、点源、面源、以及实验室烟雾箱模拟挥发性有机物光氧化过程产生的羰基化合物进行实时检测，不仅克服了繁琐的样品处理环节，几乎没有溶剂消耗，降低了污染本底，而且提高了时间分辨率，检测周期小于0.5小时。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种挥发性羰基化合物在线分析装置，包括电源与程序控制箱、采样与热解析装置和气相色谱/质谱联用仪，电源与程序控制箱内安装有电源开关和PLC控制系统，电源与程序控制箱内的各电器设备还与外部的输入输出装置信号连接，电源与程序控制箱通过电路分别连接到采样与热解析装置和气相色谱/质谱联用仪上，色谱柱长度为25-30米，采样与热解析装置能同时进行挥发性羰基化合物样品的采集和热解析，各采样管安装在面板保温箱内，采样与热解析装置的加热系统能分别控制各采样管的热解析温度，采样与热解析装置的末端气路出口通过绝热管穿过气相色谱/质谱联用仪的进样口直接连接到色谱柱上，隔断了气相色谱/质谱联用仪的进样口的隔垫吹扫和分流，采样与热解析装置由外置的一系列采样管和内置的气体输送系统组成，气体输送系统由多路对应连接各采样管的分支输送管路及对应设置的导流装置组成，电源与程序控制箱的PLC控制系统一方面控制采样和热解析装置中的加热系统，另一方面，PLC控制系统还连接采样和热解析装置中的导流装置，利用PLC系统控制导流装置中的各阀体的开关和工作状态，待测气体样品通过气体样品进口进入采样管，导流装置包括载气瓶和调压阀，控制调压阀使载气瓶中的载气通过载气进口向各采样管中输送，并用调压阀调节所需的载气流量使载气分别将进入采样管中的待测气体和在采样管中热解析出来的待测气体样品吹扫出来，然后分别驱动各路气体进入气体输送系统的后续气路，对从各采样管的出气端流出的待测气体经过采样与热解析装置分别实现热解析，再将经过热解析后的各待测气体分别穿过气相色谱/质谱联用仪的进样口，进入色谱柱进行分析，分析的结果通过输入输出装置实现输出。

作为本发明优选的技术方案，优选采样管包括6个，采样与热解析装置中内置安装冷阱、采样泵、六进两出多位阀、6组两位三通阀组合组成的前部导流阀体和两位六通阀，两位三通阀组合的前端分别通过管路与载气进口和气体样品进口连通，两位三通阀组合的每个后端分别一一对应连接6个采样管的进气端，载气分两路，其中一路是连接在两位三通阀组合，另一路连接到两位六通阀的一个前端入口，6个采样管分别通过独立的管路和六进两出多位阀的前端相连接，采样泵的进气口连接在六进两出多位阀的一个后端共同出口进行采集气体样品，六进两出多位阀的另一独立出口通过对应的管路与两位六通阀的另一个前端入口连通，六进两出多位阀的一个后端出口再顺序与两位六通阀和冷阱相通，把各采样管中热解析出来的样品带入冷阱，冷阱的进口端和出口均连接在六进两出多位阀上，一路是从采样管热解析流出的气体样品，另一路是热解析气体样品经冷阱富集后通过冷阱热解析气流出口回流进入六进两出多位阀，再从六进两出多位阀的采样管热解析气流出口吹扫进入到气相色谱/质谱联用仪，还设有加热系统，通过热电偶、PID温度控制器和固态继电器调控采样与热解析装置的各采样管的热解析温度以及冷阱、六进两出多位阀和两位三通阀组合的温度，电源与程序控制箱的PLC控制系统还连接采样和热解析装置中的冷阱、六进两出多位阀、两位三通阀组合和两位六通阀。本实施例挥发性羰基化合物分析装置包括电源和程序控制箱、载气瓶、采样和热解析装置、气相色谱/质谱联用仪。电源和程序控制箱用于控制和调节整个系统的工作状态，其通过电路连接到一采样和热解析装置，载气瓶连接采样和热解析装置能同时进行挥发性羰基化合物样品的采集和热解析，热解析后的样品通过熔融石英管进入到气相色谱/质谱联用仪进行羰基化合物的分离和定量。各采样管采样与热解析阶段互不干扰，可同时进行，从而实现对环境空气中的羰基化合物的连续监测。本发明不仅可以用于常规的环境空气中羰基化合物的观测，而且可以用于实验室烟雾箱模拟二次有机气溶胶氧化产物的连续检测。

作为上述技术方案的优选技术方案，每个两位三通阀组合皆由两个两位三通阀串联组成，形成6组两位三通阀组合，每组两位三通阀组合皆包括二个入口端和一个出口端，其中一个入口端连接气体样品进口，其中另一入口端通过一调压阀连接载气进口，其出口端连接采样管的进口端，各两位三通阀组合通过内部气流驱动能实现采样管进口热解析时通载气，采样时通大气以及密闭三种工作状态的切换。

作为上述技术方案的优选技术方案，六进两出多位阀为耐高温微型电驱动阀，它有6个进口和一个二出口，其6个进口分别连接6个采样管出口，其二个出口为一个共同出口和一独立出口，分别连接采样泵和两位六通阀，其驱动包含6个位置，被选择的一个进口端独立流出，另五个进口端共同流出，驱动方式为依次步进，被选择的采样管依次独立流出气体。

作为上述技术方案的优选技术方案，两位六通阀为耐高温微型电驱动阀，其有6个接口，分别连接载气进口、采样管热解析气流出口、冷阱热解析气流出口和冷阱的两端，其驱动包括A、B两个位置，在A位置时待测气体中的目标化合物通过热解析气流在冷阱中富集，在B位置时冷阱中富集的目标化合物通过载气吹扫进入气相色谱/质谱联用仪的色谱柱内。

作为上述技术方案的优选技术方案，冷阱包括半导体致冷器、加热体和散热系统，通过快速的冷却和加热实现气体样品中的目标化合物富集和解析。

作为上述技术方案的优选技术方案，采样管由热电偶、石英管、加热块、螺母和螺钉组成，加热系统包括6个加热块和6个热电偶，各热电偶和各加热块的信号端分别与PLC控制系统连接，实现对各个采样管的热解析温度的控制，石英管中填充涂布有PFPH的TenaxTA吸附剂，吸附剂两端用硅烷化的玻璃棉堵住对Tenax TA吸附剂进行密封，同时保持采样管两端与相应管路连接密封。

作为上述技术方案的优选技术方案，绝热管为内壁无涂层的熔融石英毛细管，其外部裹有加热套和保温层。

作为上述技术方案的优选技术方案，输入输出装置采用触摸屏显示器。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 本发明通过使用PLC电路控制系统，可以实现电源控制、气路切换、阀的开关顺序、时间设定以及温度控制的高度自动化；

2. 本发明通过各种阀之间的气路切换，实现多个采样管采样和热解析同时进行，互不干扰，实现对大气中挥发性羰基化合物连续实时在线检测；

3. 本发明利用PFPH衍生化试剂与大气中的羰基化合物反应，生成不挥发的衍生物，对含有羰基官能团的化合物具有较好的选择性；

4. 本发明采样管在采样和热解析阶段都不需要移动，密闭在同一位置，实现了采样管的最低本底污染；

5. 本发明通过采样管热解析和冷阱富集，可以大大提高对痕量的挥发性羰基化合物的检测灵敏度；

6. 本发明自动化程度高，可设置多项分析参数，系统稳定，良好的密闭性能使采样管本底降到最低，适合长时间的实时现场监测。

附图说明

图1是本发明装置外部结构示意图。

图2是本发明优选实施例装置采样和热解析装置的结构示意图。

图3是本发明优选实施例的PLC控制系统结构框图。

图4是本发明优选实施例的各部分系统连接示意图。

图5是本发明优选实施例采样管装置结构示意图。

图6是本发明优选实施例采样管内的采样材料设置示意图。

图7是本发明优选实施例装置采样管采样时阀和气路切换示意图。

图8是本发明优选实施例装置采样管热解析时阀和气路切换示意图。

图9是本发明优选实施例装置样品在冷阱热解析时阀和气路切换示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

在本实施例中，参见图1～4，一种挥发性羰基化合物在线分析装置，包括电源与程序控制箱1、采样与热解析装置2和气相色谱/质谱联用仪3，电源与程序控制箱1内安装有电源开关和PLC控制系统，电源与程序控制箱1内的各电器设备还与外部的输入输出装置5信号连接，输入输出装置5采用触摸屏显示器，用于显示和设定各个部件参数的人机界面，包括加热系统温度及加热时间的显示和控制，阀的开关及气路的选择，电源与程序控制箱1通过电路分别连接到采样与热解析装置2和气相色谱/质谱联用仪3上，采样与热解析装置2能同时进行挥发性羰基化合物样品的采集和热解析，各采样管4安装在面板保温箱13内，采样与热解析装置2的加热系统能分别控制各采样管4的热解析温度，采样与热解析装置2的末端气路出口通过绝热管7穿过气相色谱/质谱联用仪3的进样口直接连接到色谱柱上，隔断了气相色谱/质谱联用仪3的进样口的隔垫吹扫和分流，气相色谱/质谱仪3采用安捷伦6890GC/5975 MS进行分离和定量，色谱柱安装在气相色谱内部，型号为DB-5 MS，其长度为30米，绝热管7为内壁无涂层的熔融石英毛细管，其外部裹有加热套和保温层8，避免样品在熔融石英管路中冷凝，采样与热解析装置2由外置的一系列采样管4和内置的气体输送系统组成，气体输送系统由多路对应连接各采样管4的分支输送管路及对应设置的导流装置组成，电源与程序控制箱1的PLC控制系统一方面控制采样和热解析装置2中的加热系统，另一方面，PLC控制系统还连接采样和热解析装置2中的导流装置，利用PLC系统控制导流装置中的各阀体的开关和工作状态，待测气体样品通过气体样品进口10进入采样管4，导流装置包括载气瓶6和调压阀 19，载气瓶 6为采样和热解析装置 2提供载气，参见图1，载气为高纯氦气，控制调压阀 19使载气瓶6中的载气通过载气进口9向各采样管4中输送，并用调压阀 19调节所需的载气流量使载气分别将进入采样管4中的待测气体和在采样管4中热解析出来的待测气体样品吹扫出来，然后分别驱动各路气体进入气体输送系统的后续气路，对从各采样管4的出气端流出的待测气体经过采样与热解析装置2分别实现热解析，再将经过热解析后的各待测气体分别穿过气相色谱/质谱联用仪3的进样口，进入色谱柱进行分析，分析的结果通过输入输出装置5实现输出。PLC控制系统是整个装置的管理核心，各部件的加热系统和所有电磁阀都通过电路连接到这个系统，见图2和图3，输入各部件的工作程序后，就可通过触摸屏显示器调节和显示工作状态，并可手动切换各阀体在采样、采样管热解析时的气路。本实施例在线分析装置应用于大气中挥发性羰基化合物的检测，能够连续自动采样和分析的挥发性羰基化合物。

在本实施例中，参见图1～9，采样管4包括6个，6个采样管4设置于采样和热解析装置2的正向面板上的面板保温箱13内，采样与热解析装置2中的采样和热解析装置2的支撑座上安装冷阱14、采样泵15、六进两出多位阀16、6组两位三通阀组合17组成的前部导流阀体和两位六通阀18，在采样与热解析装置2的一侧板上固定有六组两位三通阀组合17，一载气进口 9，一大气样品进口10，一调压阀19，在另一侧板上有一采样管热解析气流出口11，一冷阱热解析气流出口12，两位三通阀组合17的前端分别通过管路与载气进口9和气体样品进口10连通，两位三通阀组合17的每个后端分别一一对应连接6个采样管4的①－⑥的进气端，并依次连接到六进两出多位阀16的6个接口，载气分两路，其中一路是连接在两位三通阀组合17，另一路连接到两位六通阀18的一个前端入口，6个采样管4分别通过独立的管路和六进两出多位阀16的前端相连接，采样泵15的进气口连接在六进两出多位阀16的一个后端共同出口16-2进行采集气体样品，六进两出多位阀16的另一独立出口16-1通过对应的管路与两位六通阀18的另一个前端入口连通，六进两出多位阀16的一个后端出口再顺序与两位六通阀18和冷阱14相通，把各采样管4中热解析出来的样品带入冷阱14，冷阱14的进口端和出口均连接在六进两出多位阀16上，一路是从采样管4热解析流出的气体样品，另一路是热解析气体样品经冷阱14富集后通过冷阱热解析气流出口12回流进入六进两出多位阀16，再从六进两出多位阀16的采样管热解析气流出口11吹扫进入到气相色谱/质谱联用仪3，还设有加热系统，PLC控制系统控制采样和热解析装置中的整个加热系统，通过热电偶、PID温度控制器和固态继电器调控采样与热解析装置2的各采样管4的热解析温度以及冷阱14、六进两出多位阀16和两位三通阀组合17的温度，电源与程序控制箱1的PLC控制系统还连接采样和热解析装置2中的冷阱14、六进两出多位阀16、两位三通阀组合17和两位六通阀18，能根据工作原理和顺序进行程序设置，利用PLC系统控制各阀体的开关和工作状态。本实施例加热系统包括九个加热块、九个热电偶和四个PID温度控制器，通过线路连接到PLC控制系统控制六个采样管4、两位三通阀组合17、六进两出多位阀16和冷阱14的温度。

在本实施例中，参见图2～4，每个两位三通阀组合17皆由两个两位三通阀串联组成，形成6组两位三通阀组合17，每组两位三通阀组合17皆包括二个入口端和一个出口端，其中一个入口端连接气体样品进口10，其中另一入口端通过一调压阀19连接载气进口9，其出口端连接采样管4的进口端，各两位三通阀组合17通过内部气流驱动能实现采样管4进口热解析时通载气，采样时通大气以及密闭三种工作状态的切换。

在本实施例中，参见图2～4，六进两出多位阀16为耐高温微型电驱动阀，它有6个进口和一个二出口，其6个进口分别连接6个采样管4出口，其二个出口为一个共同出口16-1和一独立出口16-2，分别连接采样泵15和两位六通阀18，其驱动包含6个位置，被选择的一个进口端独立流出，另五个进口端共同流出，驱动方式为依次步进，被选择的采样管4依次独立流出气体。

在本实施例中，参见图2～4，两位六通阀18为耐高温微型电驱动阀，其有6个接口，分别连接载气进口9、采样管热解析气流出口11、冷阱热解析气流出口12和冷阱14的两端，其驱动包括A、B两个位置，在A位置时待测气体中的目标化合物通过热解析气流12在冷阱14中富集，在B位置时冷阱14中富集的目标化合物通过载气吹扫进入气相色谱/质谱联用仪3的色谱柱内。

在本实施例中，参见图2～4，冷阱14包括半导体致冷器、加热体和散热系统，通过快速的冷却和加热实现气体样品中的目标化合物富集和解析。

在本实施例中，参见图5和图6，采样管4由热电偶 4-1、石英管4-2、加热块4-3和螺母和螺钉4-4组成，热电偶 4-1，测量采样管加热的温度，采样管为气相色谱仪的进样口衬管，为耐高温的石英玻璃材质的石英管4-2，长度为80 mm，内径为4 mm，外径为6 mm，加热系统包括6个加热块4-3和6个热电偶 4-1，通过PLC控制系统和触摸屏显示器各热电偶 4-1和各加热块4-3的信号端分别与PLC控制系统连接，实现对各个采样管4的热解析温度的控制，石英管4-2通过螺母和螺钉4-4实现拆卸，石英管4-2中填充涂布有PFPH的Tenax TA吸附剂4-6，Tenax TA的微观尺度为60-80目，吸附剂4-6两端用硅烷化的玻璃棉4-5堵住对TenaxTA吸附剂进行密封防止Tenax TA吸附剂泄漏，并在螺母中设置聚四氟乙烯材料密封垫圈使采样管装上后可以保持完全密闭状态。涂布有60-80目的五氟苯阱的Tenax TA吸附剂作为中间填料，五氟苯阱能与大气中的醛酮类化合物反应，对羰基化合物具有较好的选择性，反应产物附着在Tenax TA上，可以通过热解析释放出来。采样管两端放置聚四氟乙烯材质的O型圈，通过两端的螺母与螺钉实现压紧密封。

如图7～9所示为本实施例中在不同的状态下的示意图。六个采样管的编号依次为编号为①－⑥。本流程从 ①开始，分别实现其采样、热解析和冷阱热解析。初始状态：两位三通阀组合 17处于关闭状态，①－⑥均处于密封状态。采样阶段，如图 7中加粗流路所示，通过触摸屏显示器5打开两位三通阀组合17中的第一对两位三通阀，使得采样管①与气体样品进口10连通，设置采样时间0.5-1h，打开采样泵 15，经过六进两出多位阀 16的共同出口16-2开始抽气，调节流量到80 mL min-1，其余采样管－⑥仍处于密闭状态，实现采样管 ①对环境空气的采集；热解析阶段，如图 8中加粗流路所示：①采样结束后，通过触摸屏显示器 5调节采样管 ①上的加热块 4-3，使其加热至270℃，打开两位三通阀组合17中与采样管①相连的气路使①与载气进口9接通，用调压阀 19调节合适的载气流量使载气将采样管 ①中热解析出来的样品吹扫出来，经过六进两出多位阀 16的独立出口16-1和两位六通阀18，其位置处于A状态，在冷阱14中设置-10℃，其中的毛细管中实现富集，载气吹扫时间为11 min；冷阱热解析阶段，如图9中加粗流路所示，样品组分富集到冷阱 14中后，迅速加热冷阱14至240℃，样品在冷阱14中进行二次热解析，此时通过触摸屏显示器5切换两位六通阀 18的气路，使其位置处于B状态，使另一路载气9将冷阱14中热解析出来的样品经过热解析气流出口11经过熔融石英管7吹扫进入气相色谱/质谱仪3的色谱柱中，吹扫时间2min。样品进入气相色谱柱分离后进入质谱检测器分析，可根据不同化合物的质谱图、保留时间和峰面积进行定性和定量。在采样管热解析和冷阱热解析阶段，六进两出多位阀16、两位六通阀18和熔融石英管7均加热到200℃，防止样品在传输过程中残留在管内壁上。这样①就完成了采样、热解析和仪器分析的全过程。

当采样管①采样结束开始热解析，此时和①与气体样品进口10断开，与载气9连通，②与气体采样进口10连通，并打开与②相接的六进两出多位阀16使得其与采样泵15连通，②开始采集环境空气样品；假设采样和热解析的时间相同，当①热解析结束后，②采样结束，这时切换六进两出多位阀16的气路，①中热解析出来的气体样品通过载气9从16-1出口和两位六通阀18，即从位置A进入到冷阱14中富集，此时冷阱已处于低温，然后改变两位六通阀18的位置到B，快速加热冷阱14，使得样品快速热解析并由载气9分出来的另一路吹扫进入气相色谱/质谱仪3的色谱柱内开始分析，与此同时②开始进入热解析阶段，②与载气9及电子冷阱14连通，热解析气体进入冷阱14富集再吹扫至3的色谱柱内；当①进行分析时，②在热解析，③开始采样；①分析结束后，②开始进入到气相色谱质谱仪3进行分析，③开始热解析，依次类推，直至所有的采样管完成采样和分析。采样管分析结束之后可通过加热或者载气吹扫清洗采样管和管路。

本发明利用PLC控制系统，在触摸屏显示器上可手动设定并显示采样管4，六进两出多位阀16，两位六通阀18和冷阱14上加热块温度和加热时间，控制两位三通阀组合17、六进两出多位阀16和两位六通阀18的切换，对采样和热解析过程进行自动准确的控制，从而提高了分析方法的稳定性和可靠性，适用于长时间连续在线监测。各采样管采样与热解析阶段互不干扰，可同时进行，对环境空气进行连续采样和实时分析，从而实现对环境空气的连续监测。本装置也可根据实际需要，通过更换多位阀和编程，实现更多的采样管自动、连续采样和分析。利用质谱检测器，可以同时检测5种以上羰基化合物。本实施例不仅可以用于常规的环境空气检测，而且可以用于实验室烟雾箱模拟二次有机气溶胶氧化产物检测，这对研究二次气溶胶的机理和过程方面具有重要的意义。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明挥发性羰基化合物在线分析装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种挥发性羰基化合物在线分析装置，包括电源与程序控制箱(1)、采样与热解析装置(2)和气相色谱/质谱联用仪(3)，所述电源与程序控制箱(1)内安装有电源开关和PLC控制系统，所述电源与程序控制箱(1)内的各电器设备还与外部的输入输出装置(5)信号连接，所述电源与程序控制箱(1)通过电路分别连接到所述采样与热解析装置(2)和气相色谱/质谱联用仪(3)上，所述采样与热解析装置(2)能同时进行挥发性羰基化合物样品的采集和热解析，其特征在于：各采样管(4)安装在面板保温箱(13)内，所述采样与热解析装置(2)的加热系统能分别控制各所述采样管(4)的热解析温度，所述采样与热解析装置(2)的末端气路出口通过绝热管(7)穿过所述气相色谱/质谱联用仪(3)的进样口直接连接到色谱柱上，隔断了所述气相色谱/质谱联用仪(3)的进样口的隔垫吹扫和分流，所述采样与热解析装置(2)由外置的一系列采样管(4)和内置的气体输送系统组成，所述气体输送系统由多路对应连接各所述采样管(4)的分支输送管路及对应设置的导流装置组成，所述电源与程序控制箱(1)的PLC控制系统一方面控制所述采样和热解析装置(2)中的加热系统，另一方面，所述PLC控制系统还连接采样和热解析装置(2)中的导流装置，利用PLC系统控制导流装置中的各阀体的开关和工作状态，待测气体样品通过气体样品进口(10)进入所述采样管(4)，所述导流装置包括载气瓶(6)和调压阀(19)，控制所述调压阀(19)使所述载气瓶(6)中的载气通过载气进口(9)向各所述采样管(4)中输送，并用调压阀(19)调节所需的载气流量使载气分别将进入所述采样管(4)中的待测气体和在采样管(4)中热解析出来的待测气体样品吹扫出来，然后分别驱动各路气体进入所述气体输送系统的后续气路，对从各所述采样管(4)的出气端流出的待测气体经过所述采样与热解析装置(2)分别实现热解析，再将经过热解析后的各待测气体分别穿过所述气相色谱/质谱联用仪(3)的进样口，进入色谱柱进行分析，分析的结果通过所述输入输出装置(5)实现输出；

所述采样管(4)包括6个，所述采样与热解析装置(2)中内置安装冷阱(14)、采样泵(15)、六进两出多位阀(16)、6组两位三通阀组合(17)组成的前部导流阀体和两位六通阀(18)，所述两位三通阀组合(17)的前端分别通过管路与所述载气进口(9)和所述气体样品进口(10)连通，所述两位三通阀组合(17)的每个后端分别一一对应连接6个所述采样管(4)的进气端，载气分两路，其中一路是连接在所述两位三通阀组合(17)，另一路连接到所述两位六通阀(18)的一个前端入口，6个所述采样管(4)分别通过独立的管路和所述六进两出多位阀(16)的前端相连接，所述采样泵(15)的进气口连接在所述六进两出多位阀(16)的一个后端共同出口(16-2)进行采集气体样品，所述六进两出多位阀(16)的另一独立出口(16-1)通过对应的管路与所述两位六通阀(18)的另一个前端入口连通，顺序与所述两位六通阀(18)和所述冷阱(14)相通，把各所述采样管(4)中热解析出来的样品带入所述冷阱(14)，所述冷阱(14)的进口端和出口均连接在所述六进两出多位阀(16)上，一路是从所述采样管(4)热解析流出的气体样品，另一路是热解析气体样品经所述冷阱(14)富集后通过冷阱热解析气流出口(12)回流进入所述六进两出多位阀(16)，再从所述六进两出多位阀(16)的采样管热解析气流出口(11)吹扫进入到所述气相色谱/质谱联用仪(3)，还设有加热系统，通过热电偶、PID温度控制器和固态继电器调控所述采样与热解析装置(2)的各所述采样管(4)的热解析温度以及所述冷阱(14)、所述六进两出多位阀(16)和所述两位三通阀组合(17)的温度，所述电源与程序控制箱(1)的PLC控制系统还连接所述采样和热解析装置(2)中的所述冷阱(14)、所述六进两出多位阀(16)、所述两位三通阀组合(17)和所述两位六通阀(18)；

所述采样管(4)由热电偶(4-1)、石英管(4-2)、加热块(4-3)和螺母和螺钉(4-4)组成，所述加热系统包括6个加热块(4-3)和6个所述热电偶(4-1)，各所述热电偶(4-1)和各所述加热块(4-3)的信号端分别与所述PLC控制系统连接，实现对各个所述采样管(4)的热解析温度的控制，所述石英管(4-2)中填充涂布有PFPH的Tenax TA吸附剂(4-6)，吸附剂(4-6)两端用硅烷化的玻璃棉(4-5)堵住对Tenax TA吸附剂进行密封，同时保持采样管(4)两端与相应管路连接密封。

2.根据权利要求1所述挥发性羰基化合物在线分析装置，其特征在于：每个所述两位三通阀组合(17)皆由两个两位三通阀串联组成，形成6组所述两位三通阀组合(17)，每组所述两位三通阀组合(17)皆包括二个入口端和一个出口端，其中一个入口端连接所述气体样品进口(10)，其中另一入口端通过一调压阀(19)连接所述载气进口(9)，其出口端连接所述采样管(4)的进口端，各所述两位三通阀组合(17)通过内部气流驱动能实现所述采样管(4)进口热解析时通载气，采样时通大气以及密闭三种工作状态的切换。

3.根据权利要求1所述挥发性羰基化合物在线分析装置，其特征在于：所述六进两出多位阀(16)为耐高温微型电驱动阀，它有6个进口和两个出口，其6个进口分别连接6个所述采样管(4)出口，其二个出口为一个共同出口(16-1)和一独立出口(16-2)，分别连接所述采样泵(15)和所述两位六通阀(18)，其驱动包含6个位置，被选择的一个进口端独立流出，另五个进口端共同流出，驱动方式为依次步进，被选择的所述采样管(4)依次独立流出气体。

4.根据权利要求1所述挥发性羰基化合物在线分析装置，其特征在于：所述两位六通阀(18)为耐高温微型电驱动阀，其有6个接口，分别连接所述载气进口(9)、所述采样管热解析气流出口(11)、所述冷阱热解析气流出口(12)和所述冷阱(14)的两端，其驱动包括A、B两个位置，在A位置时待测气体中的目标化合物通过热解析气流(12)在冷阱(14)中富集，在B位置时冷阱14中富集的目标化合物通过载气吹扫进入所述气相色谱/质谱联用仪(3)的色谱柱内。

5.根据权利要求1所述挥发性羰基化合物在线分析装置，其特征在于：所述冷阱(14)包括半导体致冷器、加热体和散热系统，通过快速的冷却和加热实现气体样品中的目标化合物富集和解析。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述挥发性羰基化合物在线分析装置，其特征在于：所述绝热管(7)为内壁无涂层的熔融石英毛细管，其外部裹有加热套和保温层(8)。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述挥发性羰基化合物在线分析装置，其特征在于：所述输入输出装置(5)采用触摸屏显示器。