專利名稱：吸附濃縮-一級熱脫附裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型系分析化學(xué)中氣相色譜分析儀聯(lián)用設(shè)備，涉及吸附濃縮－－二級熱脫附裝置的改進(jìn)。
為了使經(jīng)吸附濃縮的揮發(fā)性化合物從吸附劑上熱脫附后，進(jìn)入色譜柱時(shí)，樣品譜帶保持“塞子”形。以保證色譜系統(tǒng)的分離能力和分析靈敏度，現(xiàn)有技術(shù)采用熱脫附→深度冷凍→快速汽化的二級熱脫附裝置。這種裝置是將緩慢脫附的樣品先冷凍在一段金屬毛細(xì)管中再快速汽化，以形成“塞子”形，使脫附分析效果較好。但由于需要使用液氧或液氮或干冰等冷凍劑和兩個(gè)加熱器及其測、控溫設(shè)備，使實(shí)驗(yàn)條件要求高，設(shè)備復(fù)雜。以上現(xiàn)有技術(shù)在《環(huán)境化學(xué)》第四卷第2期34頁和《分析測試通報(bào)》第七卷第2期76頁有反映。
二級熱脫附裝置中的快速汽化過程，由于受熱傳導(dǎo)速度的限制，實(shí)際上并非真正的瞬間汽化，進(jìn)樣也不是完全的“塞子”形。對不同的化合物講，沸點(diǎn)越低越接近于“塞子”，沸點(diǎn)高則樣品帶擴(kuò)寬。
但是，較低的色譜柱初始溫度(20－50℃)，可對較高沸點(diǎn)的化合物產(chǎn)生更明顯的柱頭冷聚焦效應(yīng)，使擴(kuò)寬的樣品帶在柱頭重新聚焦，因而在表觀上，反而表現(xiàn)出“塞子”形樣品帶，反而體現(xiàn)出較好的分析結(jié)果。下述分析數(shù)據(jù)新說明了這一點(diǎn)名 稱沸點(diǎn)(℃)二級熱脫附進(jìn)樣色譜峰半峰寬／標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣色譜峰半峰寬壬烷150.722.24十三烷2341.03十九烷3301.02
色譜條件SE－52玻璃毛細(xì)管柱，30m×0.315mm，50℃(2min) (12℃／min)/() 280℃(2min)。
壬烷以二級熱脫附進(jìn)樣的色譜峰半峰寬與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣之比為2.24，這說明，冷凍后的快速汽化過程造成的樣品帶擴(kuò)寬是較嚴(yán)重的，十三烷、十九烷在快速汽化過程中，樣品帶同樣擴(kuò)寬，但由于后兩種化合物沸點(diǎn)高，較低的柱初始溫度(50℃)，對其產(chǎn)生了更顯著的柱頭聚焦效應(yīng)，致使分析結(jié)果反而變好。
上述兩獻(xiàn)文獻(xiàn)中，作者也采用較低的柱初始溫度(20℃)進(jìn)樣，利用柱頭的冷聚焦作用，進(jìn)一步保證進(jìn)樣的“塞子”形。
本實(shí)用新型的目的在于使已有技術(shù)的吸附濃縮－－熱脫附的二級過程簡化，省去冷凍和快速氣化過程，使得裝置構(gòu)造簡單合理，體積小，操作方便，應(yīng)用范圍廣泛，為此，提出一種吸附濃縮－－一級熱脫附裝置。
本實(shí)用新型的目的，可以通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種與氣相色譜儀聯(lián)用的吸附濃縮－－熱脫附裝置，該裝置由脫附腔(4)、樣品管(1)、進(jìn)樣針頭(2)、電熱器(5)、載氣進(jìn)口(10)、冷卻盤管(11)等組成，其中管狀電熱器(5)與脫附腔(4)緊密接觸，脫附腔底端與針頭(2)密封相接，可卸樣品管(1)和脫附腔之間間隙靠密封圈(6)密封，冷卻管盤繞在電熱器(5)上。
本實(shí)用新型將熱脫附和進(jìn)樣分為二個(gè)步驟，待熱脫附完成后，再接通載氣，樣品隨載氣以“塞子”形進(jìn)入色譜系統(tǒng)，這樣就不需要用冷凍劑冷凍和快速氣化來形成“塞子”形。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
附

圖1為吸附濃縮－－一級熱脫附裝置示意圖。針頭(2)通過針頭緊固螺絲及密封墊片(3)與熱脫附腔4連接密封?？尚稑悠饭?1)內(nèi)裝吸附劑或固體樣品。管狀電熱器(5)與熱脫附腔(4)緊密接觸，使其受熱均勻，加熱速度快，熱損失小。測溫元件(12)接至測控溫系統(tǒng)，測溫點(diǎn)處在熱脫附腔(4)和電熱器(5)之間，并外套薄厚適合的磁管，使其熱阻值和熱脫附腔及樣品管的熱阻相當(dāng)，保證測、控溫的準(zhǔn)確性。頂端螺帽(9)壓緊頂端密封隔墊(7)，使熱脫附腔內(nèi)部與外界隔絕密封。壓緊螺帽(8)壓緊密封圈(6)，保證載氣由管道(10)進(jìn)入脫附腔(4)后只通過樣品管(1)，針頭(2)進(jìn)入氣相色譜系統(tǒng)，而不通過樣品管與熱脫附腔的間隙。冷卻水由進(jìn)口進(jìn)至冷卻盤管(11)內(nèi)，使完成熱脫附實(shí)驗(yàn)后的吸附濃縮－－熱脫附裝置在較短時(shí)間內(nèi)冷卻至室溫，待色譜過程結(jié)束，即可進(jìn)行下次實(shí)驗(yàn)。有無此冷卻系統(tǒng)，對本實(shí)用新型的正常工作無影響。導(dǎo)線(12)接至測、控溫系統(tǒng)。本裝置可由外殼(13)構(gòu)成圓柱體或其他型體。
在熱脫附腔和針頭之間增加一個(gè)閥，不僅對常溫下為氣體的樣品分析是必要的和有利的，而且對其他樣品的分析也是有益的，這樣可有效地避免由于熱膨脹可能造成的已脫附成分的泄漏問題。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、省去了現(xiàn)有技術(shù)中深度冷凍和快速汽化二個(gè)過程，因而避免了樣品在金屬毛細(xì)管中冷、熱變化時(shí)，可能的催化作用。
2、與氣相色譜儀聯(lián)用方式簡便，不需對儀器做任何改動(dòng)，國內(nèi)外各種型號的儀器均可聯(lián)用。
3、樣品管可卸，所以，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要更換管內(nèi)吸附劑或填裝各種固體樣品，也可卸下樣品管到野外采樣，具有較大的靈活性。
4、構(gòu)造簡單，體積小，不使用冷凍劑，成本低，操作簡便，易于推廣。
5、應(yīng)用范圍廣泛，可以適用于如前所述的氣、液、固各種類型樣品中微量揮發(fā)性組分的吸附濃縮－－熱脫附／氣相色譜分析。
發(fā)明人注意到柱頭冷聚焦效應(yīng)對熱脫附進(jìn)樣的重要性，在以本實(shí)用新型進(jìn)樣時(shí)，利用柱頭冷聚焦效應(yīng)，配合以熱脫附完成后，再接通載氣，樣品隨載氣進(jìn)入色譜系統(tǒng)的操作方法，達(dá)到了樣品帶的“塞子”形。對本實(shí)用新型性能考察數(shù)據(jù)如下名 稱沸點(diǎn)(℃)一級熱脫附進(jìn)樣色譜峰半峰寬／標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣色譜峰半峰寬甲 醇64.962.03乙 醇78.51.88丙 醇97.41.87丁 醇117.251.03戊 醇137.371.02己 醇1581.04庚 醇116.211.00辛 醇130.231.02壬 醇144.261.00癸 醇158.291.00十一醇2431.00十二醇2551.00十四醇263.21.00十六醇3441.00色譜條件FFAP石英毛細(xì)管柱，25m×0.25mm，30℃(2min) (6℃／min)/() 220℃(4min)。
以本實(shí)用新型進(jìn)行的醇系列熱脫附進(jìn)樣色譜分析，沸點(diǎn)高于117.25℃，即碳數(shù)高于丁醇的化合物色譜峰半峰寬與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣半峰寬相比，均沒有表現(xiàn)出峰擴(kuò)寬現(xiàn)象，沸點(diǎn)最低的化合物甲醇(沸點(diǎn)64.96℃)的峰擴(kuò)寬倍數(shù)(2.03)也低于沸點(diǎn)達(dá)150.72℃的壬烷二級熱脫附進(jìn)樣色譜峰半峰寬擴(kuò)寬倍數(shù)(2.24)。以本實(shí)用新型進(jìn)行的甲醇至十六醇熱脫附進(jìn)樣五次分析結(jié)果的變異系數(shù)在0.7％～3.7％之間，其性能明顯優(yōu)于二級熱脫附裝置。
發(fā)明人曾用本實(shí)用新型做了白酒、水中微量有機(jī)物、大氣中有機(jī)污染物的吸附濃縮－－熱脫附／氣相色譜分析及植物頭香及總揮發(fā)性組分的熱脫附／氣相色譜分析，均獲得良好效果?；Y(jié)果見附圖3－5，圖中的縱坐標(biāo)都為1×10－10AFS。
附圖2為白灑吸附濃縮－－熱脫附／氣相色譜分析色譜圖。
附圖3為水中PPb級系列酯的吸附濃縮－－熱脫附／氣相色譜分析色譜圖。
附圖4為大氣中有機(jī)污染物的吸附濃縮－－熱脫附／氣相色譜分析色譜圖。
附圖5為沙生植物白沙蒿總揮發(fā)性組分(c)、頭香(a)的吸附濃縮－－熱脫附／氣相色譜分析色譜圖。
下面以沙生植物白沙蒿(Artemisia Sphaerocephala Krasch.)中總揮發(fā)性組分的分析為例做進(jìn)一步說明。
取白沙蒿粉60mg，裝入樣品管(1)中(如附圖1所示)，針頭(2)插入氣相色譜儀進(jìn)樣器，電熱器使熱脫附腔以100℃／分的速度升溫至200℃。接通載氣，熱脫附的總揮發(fā)性組分隨載氣，通過針頭(2)，以略高于色譜儀載氣壓力的載氣流進(jìn)樣五秒，開始色譜分析。色譜圖見附圖5－(a)。該譜圖不僅包括頭香色譜分析所獲得的結(jié)果，也包括為研究植物揮發(fā)組分，通常所采用的水蒸汽蒸餾所得精油色譜分析結(jié)果，見附圖5－(b)。而該實(shí)驗(yàn)只有在揮發(fā)性組分由母體脫出時(shí)，無損失的本新型裝置上，才得以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種與氣相色譜儀聯(lián)用的吸附濃縮--熱脫附裝置，其特征在于該裝置由脫附腔(4)，樣品管(1)，進(jìn)樣針頭(2)，電熱器(5)，載氣進(jìn)口(10)，冷卻盤管(11)等組成，其中管狀電熱器(5)與熱脫附腔(4)緊密接觸，脫附腔底端與針頭(2)密封相接，樣品管和脫附腔之間間隙靠密封圈(6)密封，泠卻管盤繞在電熱器上。
2.一種與氣相色譜儀聯(lián)用的吸附濃縮－－熱脫附裝置的使用方法，其特征在于熱脫附完成后，再接通載氣并選擇低的柱初始溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于低的柱初始溫度為0－50℃。
專利摘要本實(shí)用新型系氣相色譜分析儀聯(lián)用的吸附濃縮—熱脫附裝置。涉及吸附濃縮—二級熱脫附裝置的改進(jìn)。 本實(shí)用新型省去了深度冷凍和快速汽化二個(gè)過程，只以一個(gè)熱脫附腔，而不使用冷凍劑就實(shí)現(xiàn)樣品隨載氣以“塞子”形進(jìn)入色譜系統(tǒng)、構(gòu)造簡單、體積小，與氣相色譜儀聯(lián)用方式簡便，不需對儀器做任何改動(dòng)，與國內(nèi)外各種型號的儀器均可聯(lián)用，可以適用于氣、液、固樣品中微量揮發(fā)性組分的吸附濃縮—熱脫附/氣相色譜分析。
文檔編號G01N30/50GK2062850SQ9020405
公開日1990年9月26日 申請日期1990年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月31日
發(fā)明者梁冰, 歐慶瑜, 趙文元 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所