CN2881592Y - 一种便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置 - Google Patents

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刘杰民
王栋
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Abstract

本实用新型公开了一种便携式气相色谱仪的带微捕集阱的样品采集和进样装置，由微型气体采样泵、六通电磁阀、微捕集阱、膜加热装置、聚四氟乙烯管路等组成。微型采样泵开动后，气体均匀流经气路，有机组份在微捕集阱中富集，采样泵停止工作后，包裹在微捕集阱外面的膜加热装置马上工作，同时六通电磁阀切换后，载气经六通电磁阀首先流经微捕集阱，携带从微捕集阱脱附下来的有机组分一起进入到便携式色谱仪的色谱分离系统GC。本实用新型结构紧凑，捕集能力强，升温迅速，能够有效地提高仪器的灵敏度，用它组成的便携式气相色谱仪，能够很方便的实现对多种环境气体中的痕量甚至超痕量有机组份进行现场检测。

Description

一种便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置
技术领域
本实用新型涉及仪器仪表技术领域，特别涉及便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置技术领域。
背景技术
气相色谱技术是基于待分离组分的挥发性和极性不同而进行分离分析的一门技术，因此气相色谱能够对混合样品中的多组分有机化合物分别进行定性和定量。1997年，在美国召开的“21世纪环境实验室”(Environmental Laboratory Moving forthe 21 century)研讨会上，明确提出对现场检测设备和芯片实验室的设计与研究，分析仪器开始向小型化和微型化方向发展，国内外很多研究机构开展了色谱微型化技术的研究。研究主要是围绕如何减小柱箱体积和选择何种类型检测器方面作了大量工作，并设计了多种类型的便携式气相色谱仪。但是这些类型的便携式气相色谱仪存在着共同的缺欠在于：
1、这些仪器进样系统多为直接进样或者加装定量管或者用采样环富集样品后再进样，不能很好起到富集环境中痕量有机组分的作用；
2、受到检测器类型和仪器便携、低耗能等要求的限制，目前这些仪器在设计上普遍存在着适用范围不广，灵敏度较低等缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种适用于便携式气相色谱仪的带有微捕集阱的样品采集和进样装置，用它组成的便携式气相色谱仪，能够很方便的实现对多种环境气体中的痕量甚至超痕量有机组份进行现场检测，可有效地提高便携式气相色谱的灵敏度。
本实用新型的技术方案如下：一种便携式气相色谱仪的带微捕集阱的样品采集和进样装置，包括微量气体采样泵1、六通电磁阀2、膜加热装置42、聚四氟乙烯管路3、便携式色谱仪的色谱分离系统GC、膜加热装置42外设置的包裹层43，还包括微捕集阱4、微捕集阱4中部设置的内填吸附材料段41，且所述微量气体采样泵1、六通电磁阀2、微捕集阱4通过所述聚四氟乙烯管路3与便携式色谱仪的色谱分离系统GC5连接在一起。
所述微捕集阱4为直径在0.1-10mm、左、右两侧端4-1、4-2敞开、可供气体流通的玻璃细管或不锈钢细管，其细管内中部充置有内填吸附材料段41，其外周设置有膜加热装置42，该膜加热装置42外周设置有包裹层43。
所述内填吸附材料段41置于所述微捕集阱4内中央部位，为与所述微捕集阱4形状相同的管状材料段，由以吸附层411为中心、对称分设其两侧的玻璃棉段412、4121和支撑段413、4131构成。
所述吸附层411由粉末状填充物构成，位于所述内填吸附材料段41的中部，紧贴其两外侧面分别、对称设置有材料相同的丝状玻璃棉段412、4121，紧贴该两玻璃棉段412、4121两外侧面分别设置有材料相同的多孔片状支撑段413、4131，吸附层411、玻璃棉段412、4121、支撑段413、4131的直径与所述微捕集阱4的管径相同。
所述内填吸附材料段41中部设置的所述吸附层411中充置的填充物系重量为0.05-10mg的60-80目的2，6-二苯呋喃多孔聚合物，所述玻璃棉段412、4121中各充置的填充物系重量为0-1mg玻璃棉，所述支撑段413、4131中各充置的填充物为厚度为0.5mm-2mm的多孔片状烧结陶瓷或聚四氟乙烯泡沫。
所述微量气体采样泵1、六通电磁阀2、微捕集阱4通过所述聚四氟乙烯管路3连接的方式为：
①、所述气体样品入口6、六通电磁阀2的端子21、22、微捕集阱4、六通电磁阀2端子23、24、微量气体采样泵1，载气、载气入口7、六通电磁阀2端子25，26、气相色谱毛细管柱GC5；
②、所述载气气道入口7、六通电磁阀2的端子24、23、微捕集阱4、六通电磁阀2端子22、21、气相色谱毛细管柱GC5。
由于采用以上技术方案，本实用新型具有以下显著特点：
1、结构紧凑，富集样品能力强，
2、进样时实现了微捕集阱瞬时加热技术，能够使采集的样品及时地随载气进入色谱分离系统，有效地减小了色谱峰展宽，提高了整台仪器的分离能力；
3、由于微捕集阱对有机组份具有相当强的吸附和容纳能力，待分析组份得到浓缩，进而也大大提高了仪器的灵敏度，从而能够在更多领域推广应用。
附图说明
图1为本实用新型处于采样状态时的工作原理示意图，
图2为本实用新型处于进样状态时的工作原理示意图。
图3为本实用新型微捕集阱纵剖结构示意图。
其中：1-微量气体采样泵，2-六通电磁阀，21-26-六通电磁阀的端口，3-聚四氟乙烯管路，4-微捕集阱，41-内填吸附材料段、4-1微捕集阱的左侧端口，4-2微捕集阱4的右侧端口，42-膜加热装置，43-膜加热装置外的包裹层，411-吸附层，412、4121-玻璃棉段，413、4131-支撑段，5-便携式色谱仪的色谱分离系统GC，6-气体样品入口，7-载气入口。
具体实施方式
本实用新型由微量气体采样泵1、六通电磁阀2、聚四氟乙烯管路3、微捕集阱4等组成，用于对多种环境气体中的痕量甚至超痕量有机组份进行现场检测。
仪器启动时，本实用新型采样和进样系统处于空闲状态，当得到采样指令后，工作过程如图1所示，采样时在微量气体采样泵1的推动下，气体样品自气体样品入口6进入六通电磁阀2，经六通电磁阀端子21进入22，然后通过微捕集阱4的右侧端口4-2进入微捕集阱4，通过支撑段4131和玻璃棉段4121后进入吸附层411，再通过玻璃棉段412和支撑段413及微捕集阱左侧端口4-1，进入六通电磁阀端子23、24，至微量气体采样泵1后排空；同时载气(即氢气、氦气或者氮气)经载气入口7进入六通电磁阀端子25，经26进入便携式色谱仪的色谱分离系统GC5。此时膜加热装置42不工作，微捕集阱4处于常温条件下。
当采样工作完成后，如图2所示，微量气体采样泵1停止工作，处于空闲状态。六通电磁阀切换，载气经六通电磁阀端子24进入23，然后至微捕集阱4的左侧端口4-1，经支撑段413和玻璃棉段412，流经吸附层411，至微捕集阱4的右侧端口4-2，此时吸附层被膜加热装置42电流加热，富集的样品随载气一起流入六通电磁阀端子22，经21进入便携式色谱仪的色谱分离系统GC5，进而进入到色谱仪检测器单元进行后续工作。
本实用新型中膜加热装置42，膜加热装置外的包裹层43为公知技术，便携式色谱仪的色谱分离系统GC5可参阅发明专利“一种用于环境气体中痕量有机物分析的便携式气相色谱仪”。微捕集阱4可选用直径为2mm玻璃细管或不锈钢细管，吸附层411为100mg的60-80目的2，6-二苯呋喃多孔聚合物，玻璃棉段412、4121均为2mg的玻璃棉，支撑段413、4131均为2mm厚的多孔片状陶瓷板。
本实用新型结构紧凑，富集样品能力强，同时进样时实现了微捕集阱瞬时加热技术，使采集的样品能够及时地随载气进入色谱分离系统，有效地减小了色谱峰展宽，提高了仪器的分离能力；同时由于微捕集阱对有机组份具有相当强的吸附和容纳能力，待分析组份得到浓缩，进而也大大提高了仪器的灵敏度，扩大了便携式色谱仪的应用范围，从而使其可在更多领域推广应用。
本实用新型能够有效地提高便携式色谱仪的灵敏度和组分分离度，用它组成的便携式气相色谱仪，能够很方便的实现对多种环境气体中的痕量甚至超痕量有机组份进行现场检测，极具良好的应用前景。

Claims (6)

1、一种便携式气相色谱仪的带微捕集阱的样品采集和进样装置，包括微量气体采样泵(1)、六通电磁阀(2)、膜加热装置(42)、聚四氟乙烯管路(3)、便携式色谱仪的色谱分离系统(GC)、膜加热装置(42)外设置的包裹层(43)，其特征在于：还包括微捕集阱(4)、微捕集阱(4)中部设置的内填吸附材料段(41)，且所述微量气体采样泵(1)、六通电磁阀(2)、微捕集阱(4)通过所述聚四氟乙烯管路(3)与便携式色谱仪的色谱分离系统GC(5)连接在一起。
2、如权利要求1所述的一种便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置，其特征在于：所述微捕集阱(4)为直径在0.1-10mm、左、右两侧端(4-1)、(4-2)敞开、可供气体流通的玻璃细管或不锈钢细管，其细管内中部充置有内填吸附材料段(41)，其外周设置有膜加热装置(42)，该膜加热装置(42)外周设置有包裹层(43)。
3、如权利要求2所述的一种便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置，其特征在于：所述内填吸附材料段(41)置于所述微捕集阱(4)内中央部位，为与所述微捕集阱(4)形状相同的管状材料段，由以吸附层(411)为中心、对称分设其两侧的玻璃棉段(412)、(4121)和支撑段(413)、(4131)构成。
4、如权利要求3所述的一种便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置，其特征在于：所述吸附层(411)由粉末状填充物构成，位于所述内填吸附材料段(41)的中部，紧贴其两外侧面分别、对称设置有材料相同的丝状玻璃棉段(412)、(4121)，紧贴该两玻璃棉段(412)、(4121)两外侧面分别设置有材料相同的多孔片状支撑段(413)、(4131)，吸附层(411)、玻璃棉段(412)、(4121)、支撑段(413)、(4131)的直径与所述微捕集阱(4)的管径相同。
5、如权利要求4所述的一种便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置，其特征在于：所述内填吸附材料段(41)中部设置的所述吸附层(411)中充置的填充物系重量为0.05-10mg的60-80目的2，6-二苯呋喃多孔聚合物，所述玻璃棉段(412)、(4121)中各充置的填充物系重量为0-1mg玻璃棉，所述支撑段(413)、(4131)中各充置的填充物为厚度为0.5mm-2mm的多孔片状烧结陶瓷或聚四氟乙烯泡沫。
6、如权利要求1所述的一种便携式气相色谱仪的样品采集和进样装置，其特征在于：所述微量气体采样泵(1)、六通电磁阀(2)、微捕集阱(4)通过所述聚四氟乙烯管路(3)连接的方式为：
①、所述气体样品入口(6)、六通电磁阀(2)的端子21、22、微捕集阱(4)、六通电磁阀(2)端子23、24、微量气体采样泵(1)，载气、载气入口(7)、六通电磁阀(2)端子25，26、气相色谱毛细管柱GC(5)；
②、所述载气气道入口(7)、六通电磁阀(2)的端子24、23、微捕集阱(4)、六通电磁阀(2)端子22、21、气相色谱毛细管柱GC(5)。
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