本發(fā)明涉及氣相色譜技術(shù)，更具體地，涉及一種可控溫光照柱箱和包括該可控溫光照柱箱的二維氣相色譜裝置以及采用本發(fā)明的二維氣相色譜裝置分析乙烯乙炔混合氣的方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)環(huán)境空氣質(zhì)量已經(jīng)成為熱門話題，環(huán)境空氣分析成為了一個(gè)新的分析方向，與人們聯(lián)系最緊密的就是空氣污染。要分析的氣體樣品，使用氣體采樣袋收集后可直接氣體進(jìn)樣器進(jìn)樣，通過二維氣相色譜來(lái)進(jìn)行分析。二維氣相色譜技術(shù)，解決了傳統(tǒng)氣相色譜儀單一色譜柱分析的樣品較為單一且峰容量不足的問題，特別是解決了傳統(tǒng)一維氣相色譜在分離復(fù)雜樣品時(shí)峰容量嚴(yán)重不足和分離效果差的問題。

二維氣相色譜技術(shù)已成為解決復(fù)雜體系分離分析的高效技術(shù)，本發(fā)明人一直致力于二維氣相色譜技術(shù)的研究，意外地發(fā)現(xiàn)，在不更換色譜柱的前提下，采用可見光或紫外光等不同的光源光照色譜柱，可以使色譜柱內(nèi)填充的固定相發(fā)生構(gòu)象等結(jié)構(gòu)上的變化，從而改變了對(duì)氣體吸附的選擇性，實(shí)現(xiàn)不同的、更有效的分離效果，極大地提高了峰容量和分辨率，同時(shí)也提高了靈敏度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可控溫光照柱箱，其可以控制溫度和控制光照，當(dāng)串聯(lián)在常規(guī)氣相色譜儀前，組裝成二維氣相色譜裝置，采用可見光或紫外光等不同的光源光照色譜柱，可以使色譜柱內(nèi)填充的固定相發(fā)生構(gòu)象等結(jié)構(gòu)上的變化，從而改變了對(duì)氣體吸附的選擇性，實(shí)現(xiàn)更好的分離效果。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種包括上述可控溫光照柱箱的二維氣相色譜裝置。

本發(fā)明的還一目的在于提供一種采用包括可控溫光照柱箱的二維氣相色譜裝置分析乙烯乙炔混合氣的方法。

本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明的可控溫光照柱箱，在柱箱內(nèi)包括色譜柱、加熱器和溫度控制模塊，在柱箱側(cè)面設(shè)置有進(jìn)樣口和出樣口，其特征是，

在柱箱內(nèi)還設(shè)置有光源，該光源用于發(fā)射可見光或紫外光。

所述柱箱箱壁為多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外包括防火板層、保溫棉層和鋼板外殼層。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供的二維氣相色譜裝置，包括如上所述的可控溫光照柱箱。

根據(jù)本發(fā)明的還一方面，本發(fā)明提供的乙烯乙炔混合氣的色譜分析方法包括：采用上述二維氣相色譜裝置，在光照射可控溫光照柱箱內(nèi)的色譜柱后，將乙烯乙炔混合氣進(jìn)樣進(jìn)行分析，其中光照射可控溫光照柱箱內(nèi)的色譜柱內(nèi)填充的固定相為金屬有機(jī)框架材料。

有益效果

本發(fā)明的可控溫光照柱箱可以通過控制溫度和光照來(lái)實(shí)現(xiàn)色譜柱分離效果的改變，從而達(dá)到不同的分離效果，在分析復(fù)雜組分時(shí)有較好的分離效果。特別是控制光照，采用可見光或紫外光等不同的光源光照色譜柱，可以使色譜柱(尤其是玻璃色譜柱)內(nèi)填充的固定相發(fā)生構(gòu)象等結(jié)構(gòu)上的改變，從而改變了對(duì)氣體吸附的選擇性，實(shí)現(xiàn)不同的、更好的分離效果。

采用本發(fā)明的二維氣相色譜裝置，當(dāng)色譜柱內(nèi)填充的固定相為金屬有機(jī)框架材料時(shí)，在光照射固定相后，更有利于結(jié)構(gòu)、極性相似的物質(zhì)的分離，例如乙烯乙炔混合氣的分離。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的可控溫光照柱箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的可控溫光照柱箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的二維氣相色譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的二維氣相色譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為采用圖4所示的二維氣相色譜裝置在不進(jìn)行光照的情況下乙烯乙炔混合氣濃度-時(shí)間色譜分析曲線圖；以及

圖6為采用圖4所示的二維氣相色譜裝置在光照的情況下乙烯乙炔混合氣濃度-時(shí)間色譜分析曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的可控溫光照柱箱、二維氣相色譜裝置以及乙烯乙炔混合氣的色譜分析方法。

圖1示意性地示出了本發(fā)明的可控溫光照柱箱的結(jié)構(gòu)，圖1僅只是結(jié)構(gòu)示意圖，并不反映可控溫光照柱箱各組件的精確尺寸。如圖1所示，本發(fā)明提供的可控溫光照柱箱100，在柱箱內(nèi)包括色譜柱110、加熱器120和溫度控制模塊130，在柱箱側(cè)面設(shè)置有進(jìn)樣口140和出樣口150，其特征是，

在柱箱內(nèi)還設(shè)置有光源160，該光源用于發(fā)射可見光或紫外光；以及

所述柱箱箱壁為多層結(jié)構(gòu)170，該多層結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外包括防火板層171、保溫棉層172和鋼板外殼層173。

在本發(fā)明中，所述光源160用于發(fā)射可見光或紫外光，可見光或紫外光照射色譜柱，可以使色譜柱(尤其是玻璃色譜柱)110內(nèi)填充的固定相111發(fā)生構(gòu)象等結(jié)構(gòu)上的改變，從而改變了對(duì)氣體吸附的選擇性，實(shí)現(xiàn)不同的、更好的分離效果。該光源160，例如，mua-165紫外照射裝置，230w，可用于紫外照射；氙燈光源，可用于模擬太陽(yáng)光照射，可以從北京泊菲萊科技有限公司購(gòu)買得到。

光源160可以設(shè)置在柱箱內(nèi)任意位置處，只要其發(fā)射的光可以充分照射到色譜柱110即可，優(yōu)選的是，光源160設(shè)置在柱箱的頂部以充分照射色譜柱110。

在本發(fā)明中，所述柱箱箱壁為多層結(jié)構(gòu)170，該多層結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外包括防火板層171、保溫棉層172和鋼板外殼層173。其中，

所述防火板層171，例如為金屬防火板層，厚度為0.3～0.8mm，優(yōu)選為0.5mm；

所述保溫棉層172，保溫棉具有耐高溫不燃的特性，填充厚度為5～20mm，優(yōu)選為8～12mm，更優(yōu)選為10mm。

所述鋼板外殼層173，起框架作用，厚度為0.8～1.2mm，優(yōu)選為1mm。

為了使光源160發(fā)射的可見光或紫外光充分照射到色譜柱上，在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖2所示，在防火板層171上全部或部分粘貼上鏡面174，通過鏡面174的反射光，使整個(gè)色譜柱都受到光照射，色譜柱內(nèi)填充的固定相受光照射均勻，構(gòu)象等結(jié)構(gòu)上的改變完全，從而保證了分析的穩(wěn)定性。最優(yōu)選，所述柱箱六個(gè)面上的防火板層171上粘貼有鏡面174。

所述色譜柱110優(yōu)選為玻璃色譜柱，特別優(yōu)選為u型玻璃色譜柱，例如可以為長(zhǎng)度600～1000mm、外徑約5mm、內(nèi)徑約3mm的u型玻璃色譜柱。可根據(jù)分析要求和色譜柱柱效進(jìn)行柱子的選擇，長(zhǎng)柱理論塔板數(shù)更多，但分析時(shí)間會(huì)比短柱長(zhǎng)，在滿足分析要求的前提下，優(yōu)先選擇短柱進(jìn)行分析。

對(duì)色譜柱110內(nèi)的固定相111不作限定，可以為氣相色譜儀常用的固定相，作為優(yōu)選，固定相111可以為金屬有機(jī)框架(mofs)材料，例如，可以為二芳基乙烯類光致變色金屬有機(jī)框架化合物，在紫外光和可見光的照射下，材料結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。例如，特別優(yōu)選六水合硝酸鋅、2,2’-聯(lián)吡啶-3,3-二羧酸和二芳烯化合物反應(yīng)得到的二芳基乙烯類光致變色金屬有機(jī)框架化合物。

所述加熱器120和溫度控制模塊130可以為氣相色譜儀常規(guī)使用的加熱器和溫度控制模塊，一般設(shè)置在可控溫光照柱箱100的底部。例如，加熱器120可以為電熱絲。溫度控制模塊130用于控制加熱速度和加熱溫度，并配備有l(wèi)ed顯示屏和開關(guān)。

為了使可控溫光照柱箱100內(nèi)整個(gè)溫度均衡，可控溫光照柱箱100內(nèi)還設(shè)置有通風(fēng)裝置180，該通風(fēng)裝置180可以為一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇，該風(fēng)扇可以設(shè)置在可控溫光照柱箱100的底部。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述可控溫光照柱箱100還配備有石英容器(未示出)。當(dāng)需要進(jìn)行低溫分析時(shí)，在柱箱內(nèi)安置好石英容器，使得色譜柱110安置在石英容器內(nèi)，通過水冷(在0℃及高于0℃的低溫下的分析)或液氮(低于0℃的溫度下的分析)進(jìn)行冷卻，滿足低溫的分析要求。

對(duì)于可控溫光照柱箱100的大小不作限定，可以為氣相色譜儀常規(guī)使用的柱箱尺寸，例如，可以為長(zhǎng)30cm×寬30cm×高40cm?？煽販毓庹罩?00的柱箱門和箱體采用螺栓結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單、拆裝方便、密封保溫效果好。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供的二維氣相色譜裝置，包括如上所述的可控溫光照柱箱。

更具體地，如圖3所示，所述的二維氣相色譜裝置，包括如上所述的可控溫光照柱箱100和常規(guī)的一維氣相色譜儀200，所述可控溫光照柱箱100的出樣口與所述一維氣相色譜儀200的進(jìn)樣口連接。

作為優(yōu)選，二維氣相色譜裝置可以進(jìn)一步包括六通閥氣體進(jìn)樣器300，該六通閥氣體進(jìn)樣器300與可控溫光照柱箱100的進(jìn)樣口連接，這樣便于采樣袋收集的氣體樣品直接進(jìn)行進(jìn)樣分析。

根據(jù)本發(fā)明的還一個(gè)方面，本發(fā)明提供的乙烯乙炔混合氣的色譜分析方法包括：采用上述二維氣相色譜裝置，在光照射可控溫光照柱箱內(nèi)的色譜柱后，將乙烯乙炔混合氣進(jìn)樣進(jìn)行分析，其中光照射可控溫光照柱箱內(nèi)的色譜柱內(nèi)填充的固定相為金屬有機(jī)框架材料，特別是為二芳基乙烯類光致變色金屬有機(jī)框架化合物。

實(shí)施例

可控溫光照柱箱

圖2示意性地示出了本實(shí)施方式的可控溫光照柱箱100的結(jié)構(gòu)，在柱箱內(nèi)包括色譜柱110、加熱器120、溫度控制模塊130和光源160，在柱箱側(cè)面設(shè)置有進(jìn)樣口140和出樣口150，其中，

光源160設(shè)置在柱箱的頂部，mua-165紫外照射裝置，230w；

所述柱箱箱壁的多層結(jié)構(gòu)170由內(nèi)向外包括鏡面174、金屬防火板層171(0.5mm)、保溫棉層172(10mm)和鋼板外殼層173(1mm)；

色譜柱110為u型玻璃色譜柱，長(zhǎng)度600mm，外徑5mm，內(nèi)徑3mm的u型玻璃色譜柱，六水合硝酸鋅、2,2’-聯(lián)吡啶-3,3-二羧酸和二芳烯化合物按常規(guī)方法反應(yīng)得到的二芳基乙烯類光致變色金屬有機(jī)框架化合物為固定相；

加熱器120，從上海思百吉儀器系統(tǒng)有限公司購(gòu)得；

溫度控制模塊130，從上海思百吉儀器系統(tǒng)有限公司購(gòu)得；

通風(fēng)裝置180為2個(gè)風(fēng)扇，設(shè)置在柱箱的底部；從上海思百吉儀器系統(tǒng)有限公司購(gòu)得；

柱箱尺寸為長(zhǎng)30cm×寬30cm×高40cm。

二維氣相色譜裝置

圖4示意性地示出了本實(shí)施方式的二維氣相色譜裝置的結(jié)構(gòu)，包括六通閥氣體進(jìn)樣器300、上述可控溫光照柱箱100(圖2所示)和一維氣相色譜儀200，其中，六通閥氣體進(jìn)樣器300與可控溫光照柱箱100的進(jìn)樣口連接，可控溫光照柱箱100的出樣口與一維氣相色譜儀200的進(jìn)樣口連接；

六通閥氣體進(jìn)樣器300為mgs-4型六通閥氣體進(jìn)樣器，從島津公司購(gòu)得；

一維氣相色譜儀200為島津2014c型氣相色譜儀，從島津公司購(gòu)得；

應(yīng)用二維氣相色譜裝置分析乙烯乙炔混合氣的方法

采用圖4所示的二維氣相色譜裝置，在不進(jìn)行光照的情況下，對(duì)體積比為1:1的乙烯乙炔混合氣進(jìn)樣進(jìn)行分析，圖5為乙烯乙炔混合氣濃度-時(shí)間色譜分析曲線圖，色譜分析條件如下：

島津2014c型氣相色譜儀；

六通閥氣體進(jìn)樣器；

tcd檢測(cè)器；

mofs材料填充柱；

載氣：氦氣；

進(jìn)樣口溫度：80℃；

柱箱溫度：30℃；

檢測(cè)器溫度：100℃：

載氣流速5.0ml/min；

橋流：100ma；

進(jìn)樣量1ml。

采用圖4所示的二維氣相色譜裝置，在光照的情況下，即光源160發(fā)射紫外光照射u型玻璃色譜柱，色譜柱內(nèi)的固定相金屬有機(jī)框架(mofs)材料由棕褐色變?yōu)楹谏?，在光照下?duì)乙烯乙炔混合氣進(jìn)樣進(jìn)行分析，圖6為乙烯乙炔混合氣濃度-時(shí)間色譜分析曲線圖，色譜分析條件如下同上。

比較圖5、圖6可以發(fā)現(xiàn)，光照后乙炔的出峰時(shí)間更晚，乙烯和乙炔的分離效果更好，即有利于乙烯和乙炔的分離。