CN105300785B - 热解吸仪及气相色谱仪样品解吸方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热解吸仪，包括加热器，采样管插入到加热器中，通过采样管三通连接固定装置，所示固定装置将软管Ⅲ与采样管固定连接，所述软管Ⅲ通过切换阀Ⅰ与气源连接，所述采样管的进样端插入转化阀内,转化阀内部有三条彼此相通的通路连接标样注射端，软管Ⅱ，进样装置形成互通，所述软管Ⅱ通过切换阀与气源连接，本发明采用一针式直接进样，采用三管加热，由于结构进程短，采样管加热解吸后的气体可迅速经由转化阀进入气象色谱，极大地提高了检测灵敏度，解吸率亦相应提高。不用清理。降低了故障率。

Description

热解吸仪及气相色谱仪样品解吸方法

技术领域

本发明涉及分析仪器领域，特别是一种热解吸仪。

背景技术

对于热解析采样管的加热和解吸处理，市面上常见的是加热块体预热，自动或手动六通阀切换。但是以上技术在经过实践后暴露出一些问题，其中加热块体升温及降温速度慢，220V的加热电压易因老化漏电而发生安全隐患，六通阀在使用过程中容易被污染损坏，难于清理。并且由于进样管路较长，保温差，热解吸气体极易在阀内及管路上吸附，造成堵塞，引起检出灵敏度降低，峰形畸变等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热解吸仪，包括加热器,采样管插入到加热器中，通过采样管三通连接固定装置,所示固定装置将软管Ⅲ与采样管固定连接，所述软管Ⅲ通过切换阀Ⅰ与气源连接，所述采样管的进样端插入转化阀内,所述转化阀内部有三条彼此相通的通路分别与标样注射端、软管Ⅱ和进样装置连接，形成互通，所述软管Ⅱ通过切换阀与气源连接。

优选地，所述转化阀内通路为通路Ⅰ，通路Ⅱ和通路Ⅲ,所述通路Ⅱ与采样管的进样端连通，所述通路Ⅱ的一端与标样注射端连通，通路Ⅰ分别与软管Ⅱ和进样装置连通，通路Ⅲ分别与通路Ⅱ和进样装置连通。

优选地，所述加热器的加热区域为一圆柱形通孔，四周缠绕有加热丝。所述加热丝区域是采样管内样品吸附区域的1.5-4倍。

优选地，所述加热丝区域是采样管内样品吸附区域的3倍。

优选地，所述采样管固定装置包括密封锁母Ⅰ，密封圈Ⅰ，阀门，密封锁母Ⅱ和密封环，密封锁母Ⅰ与采样管固定安装，中间安装有密封圈Ⅰ，密封锁母Ⅰ的另一端连接有阀门，阀门的一端通过密封锁母Ⅱ与软管固定连接，密封环安装在密封锁母Ⅱ和阀门之间。

优选地，所述阀门是二通阀门。

优选地，所述阀门是三通阀门。

优选地，所述三通阀门与支路连接，支路上连接有切换阀Ⅲ和气阻。

优选地，所述标样注射端为可拆卸结构,包括一个针孔状进样口，在进样口端部有一个锥形凹槽，进样隔垫将通路与标样注射端固定连接。

优选地，所述进样装置通过螺母螺接安装在转化阀一端上，所述进样装置包括进样针和铜压环。

优选地，所述转化阀通过后固定块与三管转换阀连接，插在半圆形固定环上的三根采样管插在三管转换阀上，在三管转换阀阀体内部，与采样管进样端的相通的通路汇聚成一条通路，与所述转化阀内通路连通。

优选地，所述热解吸仪使用15VDC低电压，10A大电流。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种气相色谱仪样品解吸的方法，其步骤为：

(1)将经清洗老化处理干净的采样管安装，保证密封，仪器系统进入准备状态，载气Ⅰ通入气相色谱。

(2)取含特定组分浓度的液体标样，用微量注射器抽取1μL，沿标样注射端(63)注入采样管中。

(3)载气Ⅱ反向吹扫经由采样管、支路上的切换阀Ⅲ和气阻(15)放空，这样液体标样中的有效组分在常温下经由吸附剂吸附，而其余占有绝大部分的溶剂放空排除2min，支路(10)上的切换阀Ⅲ(14)关闭，完成了采样管吹扫捕集的第一步。

(4)进入采样管加热解吸程序，在加热过程中，采样管(8)中的吸附剂所附着的样品的有效成分，随着温度的升高，逐渐脱附进入游离状态。

(5)上述加热程序完成后，载气经由采样管(8)正向吹入，携带着解析样品通过通路进入气相色谱仪。

优选地，在加热解吸程序(4)中，时间温度根据样品需要设定。本发明采用一针式直接进样，采用三管加热，由于结构进程短，采样管加热解吸后的气体可迅速经由转化阀进入气象色谱，极大地提高了检测灵敏度，解吸率亦相应提高。不用清理。降低了故障率。

附图说明

图1是本发明热解吸仪工作原理图；

图2是本发明三个加热器固定在架子上的示意图；

图3是本发明三管转化阀示意图；

图4是本发明切换阀完全开合状态示意图；

图5是本发明切换阀旋转过程中状态示意图；

图6是本发明切换阀闭合状态示意图；

图7是图1中转化阀6的局部放大图；

1.加热器；11.加热丝；12.密封圈；13.软管Ⅲ；14.切换阀Ⅲ；15.气阻；2.采样管固定装置；21.密封锁母Ⅰ；22.密封环；23.密封圈Ⅰ；24.阀门；25.密封锁母Ⅱ；3.软管Ⅰ；4.切换阀Ⅰ；41.固定件；42.转动件；43.转动件开合挡柱；44.转动件闭合挡柱；45.转轴；46.固定件管孔Ⅰ；47.转动件管孔Ⅱ；5.切换阀Ⅱ；6.转化阀；6a.通路Ⅰ；6b.通路Ⅱ；6c.通路Ⅲ；61.密封圈Ⅱ；62.进样隔垫；63.标样注射端；64.密封锁母Ⅲ；65.铜压环Ⅰ；7.进样装置；70.螺母；71.进样针；72.铜压环Ⅱ；8.采样管；81.吸附器；9.软管Ⅱ；10.支路；20.固定环；30.三管转换阀；40.后固定块；50.架子。

具体实施方式

下面结合图示对本发明的热解吸仪进行详细说明。

如图1所示，本发明热解吸仪主要包括加热器1，内部带有吸附器81的采样管8插在加热器1内进行加热，加热器1加热区域是圆柱形通孔，四周设置有加热丝11，采样管8的尾端，通过采样管三通连接固定装置2，通过固定装置2与软管Ⅰ3连接，软管Ⅰ3的另一端与气源相连接，在软管Ⅰ3与气源连接的管路上安装有切换阀Ⅰ4。

在采样管8的前端插入到转化阀6内，转化阀6内部有三条通路6a,6b,6c，该三条通路彼此互通，但不在一个点上汇聚。转化阀6内的通路6a在竖直方向上，上端与软管Ⅱ9连接，软管Ⅱ9的另一端与气源相连，下端直接通向进样装置7，如图7所示，水平方向上通路6b一端与插入转化阀6的采样管8相连接，另一端连接标样注射端63，转化阀6内还有一条通路6c，在竖直向上上端与通路6b相通，下端与进样装置7相通，此设计可防止加热时产生虹吸现象，是被测样品的响应谱图具有更好的重现性和跟高的灵敏度。

若加热器1中的采样管8内的样品为标样，在与采样管8相连接的软管Ⅰ3上连接一条支路10，通过采样管固定装置2进行固定，该支路上通过软管连接有切换阀Ⅲ14和气阻15。

采样管固定装置2内密封锁母Ⅰ21和密封圈Ⅰ23与采样管8固定安装，密封锁母Ⅰ21的另一端连接有阀门24，阀门24使用二通阀门或者三通阀门中的一种，在采样管8内样品的一般样品时，阀门24为二通，在采样管8内的样品是标样时，阀门24采用三通阀门。

阀门24通过软管Ⅲ13连接切换阀Ⅲ14和气阻15至放空，完成标样的操作。阀门24的另一端通过密封锁母Ⅱ25与软管Ⅰ3固定连接，在密封锁母Ⅱ25和阀门24之间有密封环22。

软管Ⅰ3与气源连通，中间通过切换阀Ⅰ4对气体的进出进行控制，本发明所有的切换阀见图4-图6，切换阀包括固定件41，转动件42；转动件开合挡柱43和转动件闭合挡柱44，该切换阀用电机驱动，控制软管的折弯和伸展，由此控制气路开合，速度快，直接进样全程无污染、无死体积。气路软管折弯密闭性佳且可随时方便更换，工作进程一目了然，工作寿命大为提高。如图所示，固定件41和转动件42是两个独立的零件，固定件41固装在平面上，固定件41可以看成是两个四方体叠加而成，一个有水平向通孔46的小四方体坐落在大的四方体上，和与转动件42相对的面对齐，这样小四方体与大四方体形成在与转动件42相对面的相反方向上形成一个台阶。这样，在软管穿入通孔时，给软管一个支撑平台，防止软管折弯导致气路不畅。

转动件42上的轴45与电机连接，电机带动转动件42旋转，转动件也可以看成是两个四方体连接而成，坐落于上面的四方体长于位于下端的四方体，长出的舌体部分有一个竖直向的通孔45，转动件42的高度低于固定件41通孔46底端高度，这样软管穿出固定件41的通孔时可以顺利进入到转动件42上的通孔45，在转动件42的两端，分别有转动件开合挡柱43和转动件闭合挡柱44，使电机带动转动件42转动时可以在指定位置及时停住，在开合状态时保持气路畅通，在闭合状态时保证其气密性。图4中软管为伸展状态，即由小电机控制着转动件42顺时针旋转，此时气路处于接通状态，图5为转动件42旋转过程中的中间状态，图6为气路处于关闭状态，由于塑胶软管结实耐久，且一旦折弯处有老化的迹象，可很方便的顺延多块磨损点。

采样管8的进样端插入到转化阀6内，通过密封圈Ⅱ61固定，采样管8的进样端与转化阀6内的通路Ⅱ6b相通，该通路Ⅱ6b另一端直接通向标样注射端63，该标样注射端63为可拆卸结构,有一针孔状进样口，在进样口端部有一个锥形凹槽，给注射器以导向。进样隔垫62将通路Ⅱ6b与标样注射端63固定连接，隔垫62为耐热橡胶隔垫，该橡胶隔垫62可以隔离空气。

如图1所示，进样装置7通过螺母70螺接安装在转化阀6竖直向的一端上，该进样装置7与转化阀6内的通路连通，进样装置7包括进样针71和铜压环72，螺母70还起到将进样针71固定的作用，铜压环对气路进行密封。进样针71前端与色谱进样口相配合。

转化阀6竖直向另一端，密封锁母Ⅲ64将软管Ⅱ9和转化阀6内的通路连接固定，密封锁母Ⅲ64内的铜压环65对气路的连接有密封作用。

软管Ⅱ9同时与气源相连，中间通过切换阀Ⅱ5进行气路的开闭合操作。

图2和图3显示的三次采样管进样装置。图2是三个加热器固定在架子上的示意图，可以看出，三个加热器1呈聚拢状固定在一个三折的架子50上，如图3所示，插在加热器1内的采样管8的进样端插在半圆形固定环20内后再插入到与其形状相适应的三管转换阀30内，在固定环20和三管转换阀30之间，在采样管8上有密封圈12，起到缓冲的作用。

三管转化阀30内三个采样管8的进样端与三条通路连接，三条通路在阀体内汇聚成一条通路，进入到转化阀6内，该三管转换阀30通过后固定块40与转化阀6固定连接。

本发明在加热器1的设计上采用加热丝11紧密缠绕采样管。小区域，加热丝11区域是采样管8内吸附器81长度的1.5-4倍，最好为3倍，15VDC低电压，10A大电流，使升温和降温速度大为提高，常温状态下升温速率可达每分钟500℃以上，拓展的可控温度可达800℃。

采样管解吸完成后，一般需要进行清洗老化处理，本发明在机电控制设计上增加了这一装置，使仪器本身自带清洗老化功能。

在实际样品的解吸处理之前，仪器系统必须进行不同浓度的液体标样注射，经由热解析仪的吹扫捕集、加热解吸，气相色谱仪的分离检测，色谱工作站的数据处理，生成校准曲线。其步骤为：

1)处理干净的采样管安装，保证密封。仪器系统进入准备状态，载气Ⅰ通入气相色谱。

2)取含特定组分浓度的液体标样，用微量注射器抽取1μL，沿标样注射端63注入采样管中。

3)仪器运行，载气Ⅱ反向吹扫经由采样管8,支路10通过软管Ⅲ13与切换阀Ⅲ14，气阻15放空。这样液体标样中的有效组分在常温下经由吸附剂吸附，而其余占有绝大部分的溶剂放空排除。这一程序设定为2min，支路10上的切换阀Ⅲ14自动关闭，完成了采样管吹扫捕集的第一步。

4)进入采样管加热解吸程序。温度和时间的设定可以根据需要随时修改。在加热过程中，采样管8中的吸附剂所附着的样品的有效成分，随着温度的升高，逐渐脱附进入游离状态。

5)上述加热程序完成后，载气经由采样管8正向吹入，携带着解吸样品通过通路进入气相色谱仪。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当了解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (14)

1.一种热解吸仪，其特征在于：包括加热器（1），采样管（8）插入到加热器（1）中，通过采样管（8）三通连接固定装置（2），所示固定装置（2）将软管Ⅰ（3）、软管Ⅲ（13）与采样管（8）固定连接，所述软管Ⅰ（3）通过切换阀Ⅰ（4）与气源连接，所述采样管（8）的进样端插入转化阀（6）内, 所述转化阀（6）内部有三条彼此相通的通路分别与标样注射端（63）、软管Ⅱ（9）和进样装置（7）连接，形成互通，所述软管Ⅱ（9）通过切换阀Ⅱ（5）与气源连接，所述转化阀（6）内部有三条彼此相通的通路分别为通路Ⅰ（6a），通路Ⅱ（6b），通路Ⅲ（6c）,所述通路Ⅱ（6b）与采样管（8）的进样端连通，所述通路Ⅱ（6b）的一端与标样注射端（63）连通，通路Ⅰ（6a）分别与软管Ⅱ（9）和进样装置（7）连通，通路Ⅲ（6c）分别与通路Ⅱ（6b）和进样装置（7）连通，所述切换阀Ⅰ（4）包括固定件（41）、转动件（42）、转动件开合挡柱（43）和转动件闭合挡柱（44），所述转动件（42）两端有转动件开合挡柱（43）和转动件闭合挡柱（44），所述固定件（41）在转动件闭合挡柱（44）的另一端，固定件（41）为两个四方体叠加而成，固定件（41）上有固定件管孔Ⅰ（46），所述转动件（42）为两个四方体连接而成，转动件（42）上有转动件管孔Ⅱ（47），转动件（42）上有转轴（45），转动件（42）的高度低于固定件管孔Ⅰ（46）底端高度，所述转轴（45）与电机连接。

2.根据权利要求1所述的热解吸仪，其特征在于：所述加热器（1）的加热区域为一圆柱形通孔，四周缠绕有加热丝（11）。

3.根据权利要求2所述的热解吸仪，其特征在于：所述加热丝（11）区域是采样管（8）内样品吸附区域的1.5-4倍。

4.根据权利要求3所述的热解吸仪，其特征在于：所述加热丝（11）区域是采样管（8）内样品吸附区域的3倍。

5.根据权利要求1所述的热解吸仪，其特征在于：所述采样管固定装置（2）包括密封锁母Ⅰ（21），密封圈Ⅰ（23），阀门（24），密封锁母Ⅱ（25）和密封环（22），密封锁母Ⅰ（21）与采样管（8）固定安装，中间安装有密封圈Ⅰ（23），密封锁母Ⅰ（21）的另一端连接有阀门（24），阀门（24）的一端通过密封锁母Ⅱ（25）与软管Ⅰ（3）固定连接，密封环（22）安装在密封锁母Ⅱ（25）和阀门（24）之间。

6.根据权利要求5所述的热解吸仪，其特征在于：所述阀门（24）是二通阀门。

7.根据权利要求5所述的热解吸仪，其特征在于：所述阀门（24）是三通阀门。

8.根据权利要求7所述的热解吸仪，其特征在于：所述三通阀门（24）与支路（10）连接，支路（10）上连接有切换阀Ⅲ（14）和气阻（15）。

9.根据权利要求1所述的热解吸仪，其特征在于：所述标样注射端（63）为可拆卸结构,包括一个针孔状进样口，在进样口端部有一个锥形凹槽，进样隔垫（62）将通路与标样注射端（63）固定连接。

10.根据权利要求1所述的热解吸仪，其特征在于：所述进样装置（7）通过螺母（70）螺接安装在转化阀（6）一端上，所述进样装置（7）包括进样针（71）和铜压环(72)。

11.根据权利要求1所述的热解吸仪，其特征在于：所述转化阀（6）通过后固定块（40）与三管转换阀（30）连接，插在半圆形固定环（20）上的三根采样管（8）插在三管转换阀（30）上，在三管转换阀（30）阀体内部，与采样管（8）进样端的相通的通路汇聚成一条通路，与所述转化阀（6）内通路连通。

12.根据权利要求1所述的热解吸仪，其特征在于：所述热解吸仪使用15VDC低电压，10A大电流。

13.一种气相色谱仪样品解吸的方法，其特征在于：其步骤为：

1）将经清洗老化处理干净的采样管安装，保证密封，仪器系

统进入准备状态，载气Ⅰ通入气相色谱；

2）取含特定组分浓度的液体标样，用微量注射器抽取1μL，沿标样注射端（63）注入采样管中；

3）载气Ⅱ反向吹扫经由采样管（8）、支路（10）上的切换阀Ⅲ（14）和气阻（15）放空，这样液体标样中的有效组分在常温下经由吸附剂吸附，而其余占有绝大部分的溶剂放空排除2min，支路（10）上的切换阀Ⅲ（14）关闭，完成了采样管吹扫捕集的第一步；

4）进入采样管加热解吸程序，在加热过程中，采样管（8）中的吸附剂所附着的样品的有效成分，随着温度的升高，逐渐脱附进入游离状态；

5）上述加热程序完成后，载气经由采样管（8）正向吹入，携带着解析样品通过通路进入气相色谱仪。

14.根据权利要求13所述的样品解吸的方法，其特征在于：在第4）步，加热解析程序中，时间温度根据样品需要设定。