專利名稱：一種吹掃捕集-熱解析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樣品前處理領(lǐng)域，具體地涉及一種吹掃-捕集儀或吹掃捕集-熱解析
直O(jiān)
背景技術(shù)：
在飲用水安全、環(huán)境保護(hù)、食品安全等領(lǐng)域，需要對(duì)地表水、地下水、飲用水、飲料、 茶葉等農(nóng)副產(chǎn)品、以及食品中所含揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)進(jìn)行分析，并且設(shè)立了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。不同國(guó)家在不同時(shí)期采用不同形式的樣品預(yù)處理技術(shù)，諸如液-液萃取，液-固萃取，吹掃-捕集，固相萃取，固相微萃取等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中目標(biāo)組份的選擇性富集和解析，滿足分析儀器對(duì)樣品中目標(biāo)組分檢測(cè)限的要求。吹掃捕集-熱解析技術(shù)由于避免使用有機(jī)溶劑、對(duì)環(huán)境沒有二次污染，而成為目前最常用的樣品預(yù)處理技術(shù)，并且成為中國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家的分析標(biāo)準(zhǔn)方法所指定的樣品預(yù)處理技術(shù)。目前國(guó)際上商品化的吹掃捕集設(shè)備基本上被美國(guó)的Tekmar公司(現(xiàn)被美國(guó) Teledyne公司并購(gòu)而成為iTeledyneiTekmar)和0. I. Analytical公司的產(chǎn)品所壟斷。它們的產(chǎn)品使用吹掃技術(shù)一用氣體提出液體中的揮發(fā)組分，捕集技術(shù)——用吸附柱將揮發(fā)性有機(jī)物吸附在填料表面，然后熱解析，將VOCs傳輸?shù)綒庀嗌V儀中分離分析。它們的技術(shù)中都無(wú)例外地使用耐高溫切換閥(六通、八通或十通閥)來(lái)實(shí)現(xiàn)捕集和熱脫附功能轉(zhuǎn)變時(shí)流路的切換，熱解析的組分經(jīng)過(guò)這個(gè)閥進(jìn)入傳輸線。閥與吸附柱同時(shí)加熱或者閥單獨(dú)加熱恒溫，以避免對(duì)有機(jī)組分的吸附。即使在較高溫度下，閥對(duì)化學(xué)性質(zhì)活潑的組分仍有一定的吸附作用，導(dǎo)致這類組分部分損失。由于耐高溫閥只有極少數(shù)廠家生產(chǎn)，而且需要?dú)鈩?dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此價(jià)格很高。這個(gè)閥還是個(gè)消耗品。既增加了儀器的制造成本， 又增加了用戶的運(yùn)行成本。另外一種方案是使用Dean-Switch原理的壓差切換控制技術(shù)0，但是要使用至少 4個(gè)流路控制和兩個(gè)壓力切換部件，如美國(guó)Agilent公司在二維氣相色譜儀中使用的技術(shù)微孔板Dean-Switch和電子流量控制系統(tǒng)0，也可以用于吹掃捕集-熱解析裝置中。這種方案避免在熱解析流路使用閥件，因此具有良好的惰性和避免死體積，但是設(shè)備成本仍然很高，甚至高于用閥直接切換的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種解析流路無(wú)閥切換的吹掃捕集-熱解析裝置，用微型三通和外置的普通六通閥替代耐高溫切換閥，提高熱解析路徑的惰性，同時(shí)明顯降低裝置的成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種吹掃捕集-熱解析裝置，所述裝置由穩(wěn)流閥、穩(wěn)壓或穩(wěn)流閥、氣體阻尼器、六通2位閥、吹掃池、微型三通、吸附捕集柱、加熱器、樣品傳輸管)組成；六通2位閥的①位通過(guò)管路與吹掃池出口相連，吹掃池入口通過(guò)管路經(jīng)穩(wěn)壓或穩(wěn)流閥)與外界輔助氣A相連；六通2位閥的②位通過(guò)管路與吸附捕集柱的一端相連，吸附捕集柱的另一端與微型三通的一端接口相連，微型三通的中間接口與樣品傳輸管相連，微型三通的另一端接口與常規(guī)六通2位閥的⑤位相連；六通2位閥的③位通過(guò)管路經(jīng)穩(wěn)流閥與外界輔助氣B相連；六通2位閥的④位通過(guò)管路經(jīng)氣體阻尼器連接于③位和穩(wěn)流閥間的管路上；六通2位閥的⑥位放空；微型三通和吸附捕集柱置于加熱器的加熱區(qū)內(nèi)，并且分別與吸附柱、六通閥和脫附樣品的傳輸管氣路相連。本發(fā)明采用一只普通的六通2位閥和一只微型三通，利用穩(wěn)流閥的恒流特性和樣品傳輸管的阻力，切換六通閥改變輔助氣B氣體的流向，使輔助氣主要吹掃吸附柱，另一路經(jīng)過(guò)阻尼器后進(jìn)入微型三通的b端吹掃，防止樣品進(jìn)入b端積存。熱脫附樣品經(jīng)過(guò)微型三通即進(jìn)入樣品傳輸管，不需要經(jīng)過(guò)切換閥。微型三通和吸附柱都位于加熱箱內(nèi)，而六通2位閥則位于箱外。樣品傳輸管的一端連接在微型三通的中間出口，另一端插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口內(nèi)，或者放空；傳輸管的內(nèi)徑小于200微米，可以用彈性石英毛細(xì)管，毛細(xì)管外面用電熱絲加熱，并于電熱絲外套有保溫套構(gòu)成。所述的六通2位閥為轉(zhuǎn)閥、膜閥或拉片閥，或是由6只二通閥或4只三通閥組合形成與六通2位閥相同的流路控制功能，或用八通2位閥或十通2位閥或2只4通閥來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的流路控制功能。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明只使用1只穩(wěn)流閥或電子流量控制器，1只氣體阻尼器，1只普通六通2位閥和一個(gè)微型三通，就實(shí)現(xiàn)了熱解析流路的無(wú)閥切換和流路的高惰性。本發(fā)明省去了 1只耐高溫多通閥，這種閥價(jià)格高昂，而且全世界只有極少數(shù)公司能夠生產(chǎn)。這個(gè)閥占了商品的吹掃捕集-熱解析儀硬件成本的1/3以上。所以本發(fā)明的吹掃捕集-熱解析裝置的成本比現(xiàn)有報(bào)道的技術(shù)都低得多。另一路穩(wěn)壓閥或穩(wěn)流閥給樣品池提供吹掃氣體，將液體或固體樣品中的可揮發(fā)組分吹掃出來(lái)，帶入吸附柱中被吸附富集。由于加熱箱內(nèi)沒有閥件，因此所需體積很小，所需要的加熱功率也相應(yīng)減小。進(jìn)一步降低了制造成本并且降低了功率消耗。本發(fā)明適合液體、固體樣品或氣體樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附富集。方法原理是樣品中的揮發(fā)性組份在吹掃氣體的帶動(dòng)下進(jìn)入填裝有吸附固定相的吸附柱中，揮發(fā)組份被吸附固定相吸附，吸附完畢后用熱解吸或溶劑脫附的方法使被吸附的組份解析出來(lái)，進(jìn)入色譜儀或其它分析系統(tǒng)中做分析。基本裝置包括一只穩(wěn)壓或溫流閥，一只氣體阻尼器、一只常溫用六通2位閥、一個(gè)吹掃池、一只內(nèi)徑不同的微型三通、一只吸附柱、吸附富集柱的加熱保溫箱和一個(gè)解析組分樣品傳輸管。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)六通2位閥改變微型三通兩端的壓差，實(shí)現(xiàn)吸附柱在吸附捕集-熱脫的功能改變時(shí)對(duì)氣體流路的切換，使得高溫?zé)峤馕龅拿摳綒怏w流路中沒有切換閥。不僅避免閥體對(duì)活性樣品的吸附，而且避免使用價(jià)格昂貴的耐高溫閥，提高系統(tǒng)可靠性并降低裝置成本。本裝置特別適合飲用水、地表水和低黏度液體樣品中揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)組分的吹掃-捕集，或?qū)悠分袚]發(fā)性組分的頂空吸附富集，用熱解吸方法將吸附組分在線轉(zhuǎn)移并傳輸至毛細(xì)管氣相色譜中分離分析。


圖1是所發(fā)明的解析流路無(wú)閥切換的吹掃捕集-熱解析裝置原理圖；圖Ia是對(duì)樣品吹掃捕集時(shí)的流程圖；圖Ib是熱解析時(shí)的流程圖；圖中100-穩(wěn)流閥或者電子流量調(diào)節(jié)器；102-氣體阻尼器；200-六通2位閥； 300-樣品吹掃池；400-微型三通，其中a端連接吸附柱，b端連接六通閥；500-吸附柱； 600-加熱箱；700-樣品傳輸管。圖2、吹掃-捕集-熱解析-氣相色譜分析水中VOC組分。圖3、分析水中萘、苊、芴、菲、蒽、熒蒽6個(gè)組分的譜圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明裝置的具體操作如下。一種吹掃捕集-熱解析裝置，由穩(wěn)流閥100、穩(wěn)壓或穩(wěn)流閥110、氣體阻尼器102、常規(guī)六通2位閥200、吹掃池300、微型三通400、吸附捕集柱500、加熱器600、樣品傳輸管700 組成；六通2位閥200的①位通過(guò)管路與吹掃池300出口相連，吹掃池300入口通過(guò)管路經(jīng)穩(wěn)壓或穩(wěn)流閥Iio與外界輔助氣A相連；六通2位閥200的②位通過(guò)管路與吸附捕集柱500的一端相連，吸附捕集柱500 的另一端與微型三通400的一端接口相連，微型三通400的中間接口與樣品傳輸管700相連，微型三通400的另一端接口與六通2位閥200的⑤位相連；六通2位閥200的③位通過(guò)管路經(jīng)穩(wěn)流閥100與外界輔助氣B相連；六通2位閥 200的④位通過(guò)管路經(jīng)氣體阻尼器102連接于③位和穩(wěn)流閥100間的管路上；六通2位閥 200的⑥位放空；微型三通400和吸附捕集柱500置于加熱器600的加熱區(qū)內(nèi)，并且分別與吸附柱、 六通閥和脫附樣品的傳輸管氣路相連。所述輔助氣A進(jìn)入吹掃池，經(jīng)過(guò)吹掃樣品后流出的氣體經(jīng)過(guò)六通閥(200)之后進(jìn)入吸附柱(500)，吸附柱的出口流過(guò)微型三通的a端，由b端流出，如圖Ia所示；吸附柱完成吸附后，加熱器600啟動(dòng)加熱，同時(shí)六通閥200轉(zhuǎn)向位置2，流路如圖 Ib所示，輔助氣B吹掃吸附柱和微型三通的b端，使熱解析的樣品只流經(jīng)微型三通的a端進(jìn)入樣品傳輸管700 ；樣品傳輸管700的一端連接在微型三通400的中間出口，另一端插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口內(nèi)，或者放空；傳輸管的內(nèi)徑小于200微米，可以用彈性石英毛細(xì)管，毛細(xì)管外面用電熱絲加熱，并于電熱絲外套有保溫套構(gòu)成。吹掃-捕集開始時(shí)加熱箱600處于常溫，調(diào)整好穩(wěn)流閥100的流量，使熱解析的流量為1 lOmL/min，具體值視色譜儀所用色譜柱的內(nèi)徑而定。調(diào)整好穩(wěn)壓或穩(wěn)流閥110使樣品吹掃氣流量在10 lOOmL/min，具體值由吹掃條件設(shè)定。六通2位閥處于圖Ia的位置。將樣品裝入吹掃樣品池300中，連接好與吹掃池的管路，開始吹掃。根據(jù)需要可以對(duì)吹掃池外加恒溫。吹掃設(shè)定時(shí)間后，將六通2位閥轉(zhuǎn)到圖Ib的位置，同時(shí)加熱箱快速升溫到熱解析溫度，解析出來(lái)的樣品經(jīng)過(guò)微型三通400和傳輸管700，進(jìn)入氣相色譜儀分離分析， 或其它設(shè)備中。
本發(fā)明還適合直接萃取水樣品中的半揮發(fā)有機(jī)組分(SVOC)，此的吸附柱要填充吸附劑顆粒較大的固定相、且疏松填充以減小對(duì)水流的阻力，或者集束型萃取柱(“一種集束毛細(xì)管固相微萃取裝置”，專利申請(qǐng)?zhí)?00710159032. 6)。水樣品用輔助載氣壓力驅(qū)動(dòng)，緩慢通過(guò)吸附柱，然后連續(xù)用氣體吹掃吸附柱1分鐘除水。然后將六通2位閥轉(zhuǎn)向如圖Ib所示的位置，啟動(dòng)加熱器使加熱箱快速升溫，熱脫附的組分通過(guò)微型三通和樣品傳輸管進(jìn)入氣相色譜儀或其它設(shè)備中。實(shí)施例1 取加C2 C4的VOC標(biāo)樣的水樣品25mL于吹掃瓶300中，調(diào)整(110)使吹掃氣體流量在60mL/min，調(diào)整(100)流量在5mL/min，吹掃6min。吸附柱為OV-1+Tenax+碳分子篩，熱解析溫度290°C，傳輸管外熱溫度200°C，用Agilent 6890Plus分析，分析譜圖如圖2 所示。
權(quán)利要求
1.一種吹掃捕集-熱解析裝置，其特征在于所述裝置由穩(wěn)流閥(100)、穩(wěn)壓或穩(wěn)流閥 (110)、氣體阻尼器(102)、六通2位閥000)、吹掃池(300)、微型三通000)、吸附捕集柱 (500)、加熱器(600)、樣品傳輸管(700)組成；六通2位閥(200)的①位通過(guò)管路與吹掃池(300)出口相連，吹掃池(300)入口通過(guò)管路經(jīng)穩(wěn)壓或穩(wěn)流閥(110)與外界輔助氣A相連；六通2位閥(200)的②位通過(guò)管路與吸附捕集柱(500)的一端相連，吸附捕集柱(500) 的另一端與微型三通G00)的一端接口相連，微型三通G00)的中間接口與樣品傳輸管 (700)相連，微型三通000)的另一端接口與六通2位閥O00)的⑤位相連；六通2位閥(200)的③位通過(guò)管路經(jīng)穩(wěn)流閥(100)與外界輔助氣B相連；六通2位閥 (200)的④位通過(guò)管路經(jīng)氣體阻尼器(10 連接于③位和穩(wěn)流閥(100)間的管路上；六通2 位閥O00)的⑥位放空；微型三通(400)和吸附捕集柱(500)置于加熱器(600)的加熱區(qū)內(nèi)，并且分別與吸附柱、六通閥和脫附樣品的傳輸管氣路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹掃捕集-熱解析裝置，其特征在于樣品傳輸管(700)的一端連接在微型三通G00)的中間出口，另一端插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口內(nèi)，或者放空；傳輸管的內(nèi)徑小于200微米，可以用彈性石英毛細(xì)管，毛細(xì)管外面用電熱絲加熱，并于電熱絲外套有保溫套構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹掃捕集-熱解析裝置，其特征在于所述的六通2位閥 (200)為轉(zhuǎn)閥、膜閥或拉片閥，或是由6只二通閥或4只三通閥組合形成與六通2位閥相同的流路控制功能，或用八通2位閥或十通2位閥或2只4通閥來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的流路控制功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種解析流路無(wú)閥切換、氣體流路用常溫閥切換的吹掃捕集-熱解析裝置。適合液體、固體樣品或氣體樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附富集。方法原理是樣品中的揮發(fā)性組份在吹掃氣體的帶動(dòng)下進(jìn)入填裝有吸附固定相的吸附柱中，揮發(fā)組份被吸附固定相吸附，吸附完畢后用熱解吸或溶劑脫附的方法使被吸附的組份解析出來(lái)，進(jìn)入色譜儀或其它分析系統(tǒng)中做分析。基本裝置包括一只穩(wěn)壓或溫流閥，一只氣體阻尼器、一只常溫用六通2位閥、一個(gè)吹掃池、一只內(nèi)徑不同的微型三通、一只吸附柱、吸附富集柱的加熱保溫箱和一個(gè)解析組分樣品傳輸管。
文檔編號(hào)G01N30/02GK102235946SQ20101015799
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者關(guān)亞風(fēng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所