專利名稱：一種熱吹掃捕集儀及熱吹掃捕集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱吹掃捕集儀，特別是涉及一種適用于巖石、土壤、煤炭等固體樣品中揮發(fā)性有機(jī)組分的測(cè)定的熱吹掃捕集儀；本發(fā)明還涉及一種吹掃捕集方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)EPA方法(Method 5035)固體樣品中沸點(diǎn)低于200°C的有機(jī)組分通過密閉吹掃捕集系統(tǒng)進(jìn)行捕集，捕集原理是用一定PH值的緩沖溶液調(diào)節(jié)樣品酸度，在40°C的條件下由高純氣體將有機(jī)組分吹掃至捕集器中，熱解吸后由GC或GC/MS進(jìn)行定量和定性測(cè)定。由于方法中使用了緩沖溶液，因此吹掃捕集溫度受到局限；另外水蒸氣會(huì)在捕集材料中凝聚成水滴，影響捕集材料的捕集效率同時(shí)影響GC或GC/MS的測(cè)定。固體樣品中有機(jī)組分的提取方法還有溶劑萃取法，有索氏提取、加速溶劑提取等技術(shù)。這些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但是在操作過程中需要大量有機(jī)溶劑二氯甲烷、正己烷等，不利于環(huán)境保護(hù)和操作人員的身體健康，同時(shí)容易引入雜質(zhì)組分干擾測(cè)定。提取后的溶液需經(jīng)過氮吹濃縮提高檢測(cè)靈敏度，且濃縮過程需要較長的時(shí)間，沸點(diǎn)較低的組分易損失。針對(duì)以上缺陷，亟需提供一種新型的熱吹掃捕集儀和熱吹掃捕集方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于巖石、土壤、煤炭等固體樣品中揮發(fā)性有機(jī)組分的測(cè)定的熱吹掃捕集儀。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種熱吹掃捕集儀，包括加熱爐、位于加熱爐之中的樣品爐、與樣品爐進(jìn)氣口密封連接的高純氮?dú)馄俊⑴c樣品爐出氣口密封連接的傳輸管，傳輸管另一端密封連接的捕集管、將捕集管套于其中的制冷冷肼，以及位于捕集管中的吸附材料。制冷冷肼包括鋁質(zhì)制冷塊、半導(dǎo)體冷熱塊以及鋁質(zhì)散熱片，半導(dǎo)體冷熱塊的一端與鋁質(zhì)制冷塊固定，另一端與鋁質(zhì)散熱片固定，捕集管插于鋁質(zhì)制冷塊上的孔中。傳輸管外壁包覆有絕緣材料，絕緣材料外纏繞有加熱絲。傳輸管為不銹鋼管,絕緣材料為玻璃棉,加熱絲為鎳鉻合金加熱絲。加熱爐為圓柱型電阻絲加熱爐。加熱爐由鋁塊構(gòu)成，鋁塊之中插有若干加熱棒。樣品爐與高純氮?dú)馄恐g設(shè)置有氣體流量計(jì)和閥門。本發(fā)明一種利用熱吹掃捕集儀的熱吹掃捕法，依次包括以下步驟步驟一、將待測(cè)樣品放于樣品爐之中；步驟二、吸附材料為80目顆粒的Tenax TA;步驟三、對(duì)樣品爐進(jìn)行加熱，加熱溫度為180°C 600°C ；步驟四、開啟高純氮?dú)馀c制冷冷肼,高純氮?dú)饬魉贋?0mL/min 80mL/min,捕集時(shí)間持續(xù)30 60分鐘，制冷冷肼保持-I. (TC 15. (TC。
在熱吹掃捕集過程中加熱絲對(duì)傳輸管進(jìn)行加熱，加熱溫度為100°C 150°C。本發(fā)明一種熱吹掃捕集儀及熱吹掃捕集方法可以實(shí)現(xiàn)180°C 600°C范圍內(nèi)熱吹掃，以及-I. (TC至室溫溫度范圍內(nèi)的低溫捕集。無需有機(jī)試劑和后富集處理過程。適用于巖石、土壤、煤炭等固體樣品中揮發(fā)性有機(jī)組分的測(cè)定。結(jié)合GC/MS檢測(cè)烷烴類有機(jī)組分的靈敏度優(yōu)于O. lng/go


圖I為本發(fā)明所提供的一種熱吹掃捕集儀整體示意圖。圖2為本發(fā)明所提供的一種熱吹掃捕集儀的制冷冷肼的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為高純氮?dú)馄俊?為氣體流量計(jì)、3為樣品爐、4為加熱爐、5為傳輸管、6為加熱絲、7為制冷冷肼、8為捕集管、9為鋁質(zhì)制冷塊、10為溫度傳感器插孔、11為半導(dǎo)體冷熱快、12為鋁質(zhì)散熱片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例一本發(fā)明一種熱吹掃捕集儀，包括加熱爐4、樣品爐3、高純氮?dú)馄縄、傳輸管5、捕集管8以及制冷冷肼7。樣品爐3由通用型304號(hào)不銹鋼加工而成，爐體呈圓柱狀，一端有底，另一端為法蘭翻邊開口，法蘭邊四周均勻開有4個(gè)固定螺栓套扣，爐體外徑48_，壁厚4_ ;樣品爐的蓋子也由通用型304號(hào)不銹鋼加工，爐蓋開有兩個(gè)直徑分別為3mm和6mm孔，3mm孔焊接進(jìn)氣管和6mm孔焊接出氣管，在爐蓋與爐體之間通過固定螺栓固定，爐蓋與爐體之間墊有耐高溫密封墊。樣品爐3置于加熱爐4之中。加熱爐4優(yōu)選為兩種一種為圓柱型電阻絲加熱爐，工作電壓220v±10v，加熱功率I. 2kw，最高可升溫至850°C ;另一種為鋁塊加熱模式，將4根功率為200w的加熱棒嵌入鋁塊，工作電壓220v± 10v，加熱功率O. 8kw,最高可升溫至350°C。加熱爐4連接有高溫控制系統(tǒng)，高溫控制系統(tǒng)由三個(gè)部件組成溫控表，Pt型溫度傳感器，固態(tài)繼電器。樣品爐3的進(jìn)氣管密封連接有高純氮?dú)馄?，樣品爐3與高純氮?dú)馄縄之間還設(shè)置有氣體流量計(jì)2和閥門。氣體流量計(jì)2為可調(diào)式,可以實(shí)現(xiàn)20mL/min 80mL/min范圍內(nèi)的氣體流量控制，控制精度小于I. OmL/min。樣品爐3的出氣管密封連接有傳輸管5,傳輸管5為外徑6mm的不銹鋼管,在傳輸管5外側(cè)包裹有耐高溫絕緣材料，耐高溫絕緣材料之外再纏繞一定長度的鎳鉻合金加熱絲，采用12v直流電源供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)管路的加熱。鎳鉻合金加熱絲之外包覆有保溫硅膠管。高溫絕緣材料優(yōu)選為玻璃棉。通過控制連接在電路中鎳鉻加熱絲的長度可以達(dá)到調(diào)節(jié)加熱溫度的效果。傳輸管加熱有兩種模式開和關(guān)。傳輸管5的另一端密封連接有捕集管8，吸附材料位于捕集管8中，吸附材料為80目顆粒的Tenax TA。制冷冷肼7包括鋁質(zhì)制冷塊9、半導(dǎo)體冷熱塊11以及鋁質(zhì)散熱片12，半導(dǎo)體冷熱塊11的一端與鋁質(zhì)制冷塊9通過硅膠固定，另一端與鋁質(zhì)散熱片12通過硅膠固定，捕集管8插于鋁質(zhì)制冷塊11上的孔中。鋁質(zhì)制冷塊11上還設(shè)有溫度傳感器插孔10。制冷冷肼7連接有溫控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)由12v直流電源、溫控表、Pt型溫度傳感器，固態(tài)繼電器組成，工作電壓12v±2v (DC)，功率50w，可以實(shí)現(xiàn)-I. (TC至室溫范圍內(nèi)的制冷效果。實(shí)施例二本發(fā)明一種利用熱吹掃捕集儀的熱吹掃捕法，依次包括以下步驟步驟一、將待測(cè)樣品放于樣品爐3之中；步驟二、吸附材料為80目顆粒的Tenax TA ；步驟三、利用鋁塊加熱爐4，對(duì)樣品爐3進(jìn)行加熱，加熱溫度為180°C ； 步驟四、開啟高純氮?dú)馀c制冷冷肼7，高純氮?dú)饬魉贋?0mL/min，捕集時(shí)間持續(xù)30分鐘，制冷冷肼保持-rc。傳輸管加熱關(guān)。結(jié)合自動(dòng)熱解吸-GC/MS測(cè)定各種組分的回收率。C8 16烷烴和間二甲苯的回收率大于95%，C17^22烷烴和2，4-二硝基甲苯的回收率> 92%。靈敏度優(yōu)于O. lng/g。實(shí)施例三本發(fā)明一種利用熱吹掃捕集儀的熱吹掃捕法，依次包括以下步驟步驟一、將待測(cè)樣品放于樣品爐3之中； 步驟二、吸附材料為80目顆粒的Tenax TA ；步驟三、利用鋁塊加熱爐4，對(duì)樣品爐3進(jìn)行加熱，加熱溫度為320°C ；步驟四、開啟高純氮?dú)馀c制冷冷肼7，高純氮?dú)饬魉贋?0mL/min，捕集時(shí)間持續(xù)30分鐘，制冷冷肼7保持6°C。傳輸管加熱開，加熱溫度為100°C。結(jié)合自動(dòng)熱解吸-GC/MS測(cè)定各種組分的回收率。C8 16烷烴和間二甲苯的回收率大于98%，C17^22烷烴和2，4-二硝基甲苯的回收率> 97%。靈敏度優(yōu)于O. lng/g。實(shí)施例四本發(fā)明一種利用熱吹掃捕集儀的熱吹掃捕法，依次包括以下步驟步驟一、將待測(cè)樣品放于樣品爐3之中；步驟二、吸附材料為80目顆粒的Tenax TA ；步驟三、利用電阻絲加熱爐4，對(duì)樣品爐3進(jìn)行加熱，加熱溫度為600°C ；步驟四、開啟高純氮?dú)馀c制冷冷肼，高純氮?dú)饬魉贋?0mL/min，捕集時(shí)間持續(xù)30分鐘，制冷冷肼7保持15°C。傳輸管加熱開，加熱溫度為150°C。結(jié)合自動(dòng)熱解吸-GC/MS測(cè)定各種組分的回收率。C8 16烷烴和間二甲苯的回收率
>85%, C17^22烷烴和2，4-二硝基甲苯的回收率> 80%。靈敏度優(yōu)于O. lng/g。實(shí)施例五本發(fā)明一種利用熱吹掃捕集儀的熱吹掃捕法，依次包括以下步驟步驟一、將待測(cè)樣品放于樣品爐3之中；步驟二、吸附材料為80目顆粒的Tenax TA;步驟三、利用電阻絲加熱爐4，對(duì)樣品爐3進(jìn)行加熱，加熱溫度為400°C ；步驟四、開啟高純氮?dú)馀c制冷冷肼7，高純氮?dú)饬魉贋?0mL/min，捕集時(shí)間持續(xù)60分鐘，制冷冷肼保持-rc。傳輸管加熱開，加熱溫度為150°c。結(jié)合自動(dòng)熱解吸-GC/MS測(cè)定各種組分的回收率。C8 16烷烴和間二甲苯的回收率
>95%, C17^22烷烴和2，4-二硝基甲苯的回收率> 85%。靈敏度優(yōu)于O. lng/g。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說明，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種熱吹掃捕集儀，其特征在于包括加熱爐、位于所述加熱爐之中的樣品爐、與所述樣品爐進(jìn)氣口密封連接的高純氮?dú)馄?、與所述樣品爐出氣口密封連接的傳輸管，所述傳輸管另一端密封連接的捕集管、將捕集管套于其中的制冷冷肼，以及位于所述捕集管中的吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱吹掃捕集儀，其特征在于所述制冷冷肼包括鋁質(zhì)制冷塊、半導(dǎo)體冷熱塊以及鋁質(zhì)散熱片，所述半導(dǎo)體冷熱塊的一端與鋁質(zhì)制冷塊固定，另一端與鋁質(zhì)散熱片固定，所述捕集管插于鋁質(zhì)制冷塊上的孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱吹掃捕集儀，其特征在于所述傳輸管外壁包覆有絕緣材料，所述絕緣材料外纏繞有加熱絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱吹掃捕集儀，其特征在于所述傳輸管為不銹鋼管，所述絕緣材料為玻璃棉,所述加熱絲為鎳鉻合金加熱絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱吹掃捕集儀，其特征在于所述加熱爐為圓柱型電阻 絲加熱爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱吹掃捕集儀，其特征在于所述加熱爐由鋁塊構(gòu)成，所述鋁塊之中插有若干加熱棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱吹掃捕集儀，其特征在于所述樣品爐與高純氮?dú)馄恐g設(shè)置有氣體流量計(jì)和閥門。
8.一種利用熱吹掃捕集儀的熱吹掃捕法，依次包括以下步驟 步驟一、將待測(cè)樣品放于樣品爐之中； 步驟二、吸附材料為80目顆粒的Tenax TA; 步驟三、對(duì)樣品爐進(jìn)行加熱，加熱溫度為180°C 600°C ； 步驟四、開啟高純氮?dú)馀c制冷冷肼，高純氮?dú)饬魉贋?0mL/min 80mL/min,捕集時(shí)間持續(xù)30 60分鐘，制冷冷肼保持-I. (TC 15. (TC。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種利用熱吹掃捕集儀的熱吹掃捕法，其特征在于在熱吹掃捕集過程中加熱絲對(duì)傳輸管進(jìn)行加熱，加熱溫度為100°c 150°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱吹掃捕集儀，包括加熱爐、樣品爐、高純氮?dú)馄?、與樣品爐出氣口密封連接的傳輸管，傳輸管另一端密封連接的捕集管、將捕集管套于其中的制冷冷肼。本發(fā)明還涉及一種熱吹掃捕法，依次包括以下步驟一、將待測(cè)樣品放于樣品爐之中；二、吸附材料為80目顆粒的Tenax TA；三、對(duì)樣品爐進(jìn)行加熱，加熱溫度為180℃～600℃；四、高純氮?dú)饬魉贋?0mL/min～80mL/min，捕集時(shí)間持續(xù)30～60分鐘，制冷冷肼保持-1.0℃～15.0℃。本發(fā)明無需有機(jī)試劑和后富集處理過程，適用于巖石、土壤、煤炭等固體樣品中揮發(fā)性有機(jī)組分的測(cè)定，結(jié)合GC/MS檢測(cè)烷烴類有機(jī)組分的靈敏度優(yōu)于0.1ng/g。
文檔編號(hào)G01N30/08GK102980960SQ201110260290
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者李伯平, 郭冬發(fā), 崔建勇, 劉桂方, 董晨 申請(qǐng)人:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院