CN2062850U - 吸附浓缩-一级热脱附装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型系气相色谱分析仪联用的吸附浓缩—热脱附装置。涉及吸附浓缩—二级热脱附装置的改进。 本实用新型省去了深度冷冻和快速汽化二个过程，只以一个热脱附腔，而不使用冷冻剂就实现样品随载气以“塞子”形进入色谱系统、构造简单、体积小，与气相色谱仪联用方式简便，不需对仪器做任何改动，与国内外各种型号的仪器均可联用，可以适用于气、液、固样品中微量挥发性组分的吸附浓缩—热脱附/气相色谱分析。

Description

本实用新型系分析化学中气相色谱分析仪联用设备，涉及吸附浓缩－－二级热脱附装置的改进。

为了使经吸附浓缩的挥发性化合物从吸附剂上热脱附后，进入色谱柱时，样品谱带保持“塞子”形。以保证色谱系统的分离能力和分析灵敏度，现有技术采用热脱附→深度冷冻→快速汽化的二级热脱附装置。这种装置是将缓慢脱附的样品先冷冻在一段金属毛细管中再快速汽化，以形成“塞子”形，使脱附分析效果较好。但由于需要使用液氧或液氮或干冰等冷冻剂和两个加热器及其测、控温设备，使实验条件要求高，设备复杂。以上现有技术在《环境化学》第四卷第2期34页和《分析测试通报》第七卷第2期76页有反映。

二级热脱附装置中的快速汽化过程，由于受热传导速度的限制，实际上并非真正的瞬间汽化，进样也不是完全的“塞子”形。对不同的化合物讲，沸点越低越接近于“塞子”，沸点高则样品带扩宽。

但是，较低的色谱柱初始温度（20－50℃），可对较高沸点的化合物产生更明显的柱头冷聚焦效应，使扩宽的样品带在柱头重新聚焦，因而在表观上，反而表现出“塞子”形样品带，反而体现出较好的分析结果。下述分析数据新说明了这一点：

名  称    沸点（℃）    二级热脱附进样色谱峰半峰宽／标准进样色谱峰半峰宽

壬烷    150.72    2.24

十三烷    234    1.03

十九烷    330    1.02

色谱条件：SE－52玻璃毛细管柱，30m×0.315mm，50℃（2min） (12℃／min)/() 280℃（2min）。

壬烷以二级热脱附进样的色谱峰半峰宽与标准进样之比为2.24，这说明，冷冻后的快速汽化过程造成的样品带扩宽是较严重的，十三烷、十九烷在快速汽化过程中，样品带同样扩宽，但由于后两种化合物沸点高，较低的柱初始温度（50℃），对其产生了更显著的柱头聚焦效应，致使分析结果反而变好。

上述两献文献中，作者也采用较低的柱初始温度（20℃）进样，利用柱头的冷聚焦作用，进一步保证进样的“塞子”形。

本实用新型的目的在于使已有技术的吸附浓缩－－热脱附的二级过程简化，省去冷冻和快速气化过程，使得装置构造简单合理，体积小，操作方便，应用范围广泛，为此，提出一种吸附浓缩－－一级热脱附装置。

本实用新型的目的，可以通过如下措施来实现：

一种与气相色谱仪联用的吸附浓缩－－热脱附装置，该装置由脱附腔（4）、样品管（1）、进样针头（2）、电热器（5）、载气进口（10）、冷却盘管（11）等组成，其中管状电热器（5）与脱附腔（4）紧密接触，脱附腔底端与针头（2）密封相接，可卸样品管（1）和脱附腔之间间隙靠密封圈（6）密封，冷却管盘绕在电热器（5）上。

本实用新型将热脱附和进样分为二个步骤，待热脱附完成后，再接通载气，样品随载气以“塞子”形进入色谱系统，这样就不需要用冷冻剂冷冻和快速气化来形成“塞子”形。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

附图1为吸附浓缩－－一级热脱附装置示意图。针头（2）通过针头紧固螺丝及密封垫片（3）与热脱附腔4连接密封。可卸样品管（1）内装吸附剂或固体样品。管状电热器（5）与热脱附腔（4）紧密接触，使其受热均匀，加热速度快，热损失小。测温元件（12）接至测控温系统，测温点处在热脱附腔（4）和电热器（5）之间，并外套薄厚适合的磁管，使其热阻值和热脱附腔及样品管的热阻相当，保证测、控温的准确性。顶端螺帽（9）压紧顶端密封隔垫（7），使热脱附腔内部与外界隔绝密封。压紧螺帽（8）压紧密封圈（6），保证载气由管道（10）进入脱附腔（4）后只通过样品管（1），针头（2）进入气相色谱系统，而不通过样品管与热脱附腔的间隙。冷却水由进口进至冷却盘管（11）内，使完成热脱附实验后的吸附浓缩－－热脱附装置在较短时间内冷却至室温，待色谱过程结束，即可进行下次实验。有无此冷却系统，对本实用新型的正常工作无影响。导线（12）接至测、控温系统。本装置可由外壳（13）构成圆柱体或其他型体。

在热脱附腔和针头之间增加一个阀，不仅对常温下为气体的样品分析是必要的和有利的，而且对其他样品的分析也是有益的，这样可有效地避免由于热膨胀可能造成的已脱附成分的泄漏问题。

本实用新型与已有技术相比，具有以下优点：

1、省去了现有技术中深度冷冻和快速汽化二个过程，因而避免了样品在金属毛细管中冷、热变化时，可能的催化作用。

2、与气相色谱仪联用方式简便，不需对仪器做任何改动，国内外各种型号的仪器均可联用。

3、样品管可卸，所以，可根据实验需要更换管内吸附剂或填装各种固体样品，也可卸下样品管到野外采样，具有较大的灵活性。

4、构造简单，体积小，不使用冷冻剂，成本低，操作简便，易于推广。

5、应用范围广泛，可以适用于如前所述的气、液、固各种类型样品中微量挥发性组分的吸附浓缩－－热脱附／气相色谱分析。

发明人注意到柱头冷聚焦效应对热脱附进样的重要性，在以本实用新型进样时，利用柱头冷聚焦效应，配合以热脱附完成后，再接通载气，样品随载气进入色谱系统的操作方法，达到了样品带的“塞子”形。对本实用新型性能考察数据如下：

名  称    沸点（℃）    一级热脱附进样色谱峰半峰宽／标准进样色谱峰半峰宽

甲  醇    64.96    2.03

乙  醇    78.5    1.88

丙  醇    97.4    1.87

丁  醇    117.25    1.03

戊  醇    137.37    1.02

己  醇    158    1.04

庚  醇    116.21    1.00

辛  醇    130.23    1.02

壬  醇    144.26    1.00

癸  醇    158.29    1.00

十一醇    243    1.00

十二醇    255    1.00

十四醇    263.2    1.00

十六醇    344    1.00

色谱条件：FFAP石英毛细管柱，25m×0.25mm，30℃（2min） (6℃／min)/() 220℃（4min）。

以本实用新型进行的醇系列热脱附进样色谱分析，沸点高于117.25℃，即碳数高于丁醇的化合物色谱峰半峰宽与标准进样半峰宽相比，均没有表现出峰扩宽现象，沸点最低的化合物甲醇（沸点64.96℃）的峰扩宽倍数（2.03）也低于沸点达150.72℃的壬烷二级热脱附进样色谱峰半峰宽扩宽倍数（2.24）。以本实用新型进行的甲醇至十六醇热脱附进样五次分析结果的变异系数在0.7％～3.7％之间，其性能明显优于二级热脱附装置。

发明人曾用本实用新型做了白酒、水中微量有机物、大气中有机污染物的吸附浓缩－－热脱附／气相色谱分析及植物头香及总挥发性组分的热脱附／气相色谱分析，均获得良好效果。基结果见附图3－5，图中的纵坐标都为1×10^－10AFS。

附图2为白洒吸附浓缩－－热脱附／气相色谱分析色谱图。

附图3为水中PPb级系列酯的吸附浓缩－－热脱附／气相色谱分析色谱图。

附图4为大气中有机污染物的吸附浓缩－－热脱附／气相色谱分析色谱图。

附图5为沙生植物白沙蒿总挥发性组分（c）、头香（a）的吸附浓缩－－热脱附／气相色谱分析色谱图。

下面以沙生植物白沙蒿（Artemisia  Sphaerocephala  Krasch.）中总挥发性组分的分析为例做进一步说明。

取白沙蒿粉60mg，装入样品管（1）中（如附图1所示），针头（2）插入气相色谱仪进样器，电热器使热脱附腔以100℃／分的速度升温至200℃。接通载气，热脱附的总挥发性组分随载气，通过针头（2），以略高于色谱仪载气压力的载气流进样五秒，开始色谱分析。色谱图见附图5－（a）。该谱图不仅包括头香色谱分析所获得的结果，也包括为研究植物挥发组分，通常所采用的水蒸汽蒸馏所得精油色谱分析结果，见附图5－（b）。而该实验只有在挥发性组分由母体脱出时，无损失的本新型装置上，才得以实现。

Claims (3)

1、一种与气相色谱仪联用的吸附浓缩--热脱附装置，其特征在于该装置由脱附腔(4)，样品管(1)，进样针头(2)，电热器(5)，载气进口(10)，冷却盘管(11)等组成，其中管状电热器(5)与热脱附腔(4)紧密接触，脱附腔底端与针头(2)密封相接，样品管和脱附腔之间间隙靠密封圈(6)密封，泠却管盘绕在电热器上。

2、一种与气相色谱仪联用的吸附浓缩－－热脱附装置的使用方法，其特征在于热脱附完成后，再接通载气并选择低的柱初始温度。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于低的柱初始温度为0－50℃。

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