氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，包括：色譜柱A、分流器、電子壓力控制器和至少兩個(gè)氣相檢測(cè)器；色譜柱A與分流器相接，各氣相檢測(cè)器相互并聯(lián)接入分流器，電子壓力控制器與分流器相接；進(jìn)樣輸送至色譜柱A進(jìn)行分離后，再輸送至分流器，分流器在電子壓力控制器的作用下將分離后的進(jìn)樣分成至少兩路輸送至各路對(duì)應(yīng)的氣相檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明還涉及氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法。本發(fā)明具有單次進(jìn)樣即可分析多種組分化合物的優(yōu)點(diǎn)，分析速度快，設(shè)置靈活，屬于氣體檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)技術(shù)，具體的說，涉及氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機(jī)物在大氣中含量雖微(一般為part per bill1n和part pertrill1n級(jí)或更低)，但卻在大氣化學(xué)過程中扮演了極其重要的角色，對(duì)一些區(qū)域或全球性氣候環(huán)境問題有重要影響，而且大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的種類繁多，有非甲烷烴類、鹵代烴、含硫化合物、含氧、含氮和含硅等的揮發(fā)性有機(jī)物。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)大部分的大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的研宄基本是在野外采樣，送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，所以現(xiàn)場(chǎng)采集的樣品量有限。而當(dāng)前的分析方法是進(jìn)一次樣分析的化合物種類少，因此需要一種一次進(jìn)樣可以分析多種組分的氣體檢測(cè)技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種一次進(jìn)樣即可將進(jìn)樣分流到至少兩個(gè)氣相檢測(cè)器進(jìn)行組分分析的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，包括:色譜柱A、分流器、電子壓力控制器和至少兩個(gè)氣相檢測(cè)器；色譜柱A與分流器相接，各氣相檢測(cè)器相互并聯(lián)接入分流器，電子壓力控制器與分流器相接；進(jìn)樣輸送至色譜柱A進(jìn)行分離后，再輸送至分流器，分流器在電子壓力控制器的作用下將分離后的進(jìn)樣分成至少兩路輸送至各路對(duì)應(yīng)的氣相檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。
[0007]氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，還包括色譜柱B、預(yù)柱A、預(yù)柱B ;氣相檢測(cè)器的數(shù)量是三個(gè)，分別是電子捕獲檢測(cè)器、氫火焰離子檢測(cè)器和質(zhì)譜檢測(cè)器；分離后的進(jìn)樣分成三路，一路經(jīng)過預(yù)柱A進(jìn)入電子捕獲檢測(cè)器，一路經(jīng)過色譜柱B進(jìn)入氫火焰離子檢測(cè)器，一路經(jīng)過預(yù)柱B進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器。
[0008]進(jìn)樣為環(huán)境樣品或源樣品，色譜柱A使進(jìn)樣樣品中的C2-Cltl的非甲烷碳?xì)?、鹵代烴、含硫化合物、氧化合物等多種組分分離，色譜柱B使進(jìn)樣樣品中的(:2-(:3的非甲烷碳?xì)浞蛛x。
[0009]色譜柱B分離乙烷、乙烯、乙炔、丙烯、丙烷。
[0010]色譜柱A的型號(hào)為DB-1，色譜柱B的型號(hào)為HP-PL0T\Q。
[0011]氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，還包括色譜的柱溫箱；色譜柱A、分流器、色譜柱B、預(yù)柱A、預(yù)柱B均位于色譜的柱溫箱中。
[0012]氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法，包括如下步驟:進(jìn)樣隨著載氣以恒流流速通過色譜柱A，然后在分流器上進(jìn)行分流，在電子壓力控制器的作用下分成三路，后為恒壓模式分別進(jìn)入電子捕獲檢測(cè)器、氫火焰離子檢測(cè)器和質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。
[0013]載氣為氦氣，進(jìn)入色譜柱A的進(jìn)樣連同載氣的流速為4ml/min;電子壓力控制器提供的動(dòng)力為12pai，分成三路后，三路流速不能確定，因?yàn)橹蟊３值氖呛銐耗Ｊ剑魉偈请S著柱溫箱的溫度變化而不同。
[0014]色譜的柱溫箱通過程序升溫，起始溫度10°C，保留3分鐘，以5°C /min升到120°C，再以10°C /min升到250度保持7分鐘，總時(shí)間為45分鐘，在這45分鐘期間，樣品已完全通過了色譜柱A和B，并完成了在三個(gè)檢測(cè)器上的分析。這種程序升溫的條件是色譜柱A和B都同時(shí)所經(jīng)歷的。本發(fā)明的工作原理為:樣品通過載氣在色譜柱A中進(jìn)行初次分離，通過分流器在電子壓力控制器的作用下重新分為多路，各路均接有氣相檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)行大氣分析時(shí)，通過分流器分為三路，一路經(jīng)過預(yù)柱A進(jìn)入電子捕獲檢測(cè)器進(jìn)行分析，一路經(jīng)過色譜柱B進(jìn)入氫火焰離子檢測(cè)器進(jìn)行分析，一路經(jīng)過預(yù)柱B進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行分析。本發(fā)明能夠達(dá)到一次進(jìn)樣可以分析多種組分，經(jīng)試用效果良好，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
[0015]總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.本系統(tǒng)能滿足單次進(jìn)樣可以分析多種組分，如E⑶主要承擔(dān)分析鹵代烴，F(xiàn)ID承擔(dān)分析C2和C3的碳?xì)浠衔铮琈SD分析C3以上的碳?xì)浠衔铩?br> [0017]2.分析速度快。
[0018]3.根據(jù)目標(biāo)化合物的不同改變氣相檢測(cè)器，靈活設(shè)置，實(shí)現(xiàn)多種物質(zhì)的分析檢測(cè)。
[0019]4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選取現(xiàn)有的設(shè)備即可搭建本系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的原理圖。
[0021]圖2是MSD檢測(cè)器上非甲烷碳?xì)涞某龇遄V圖。
[0022]圖3是FID檢測(cè)器上的出峰譜圖。
[0023]圖4是E⑶檢測(cè)器上的出峰譜圖。
[0024]其中，I為進(jìn)樣，2為色譜柱A，3為分流器，4為電子壓力控制器，5為電子捕獲檢測(cè)器，6為氫火焰離子檢測(cè)器，7為質(zhì)譜檢測(cè)器，8為預(yù)柱A，9為色譜柱B，10為預(yù)柱B，11為色譜的柱溫箱。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0026]氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，應(yīng)用于大氣成分的一次進(jìn)樣分三路分析檢測(cè)，包括如下設(shè)備:色譜柱A，分流器，電子壓力控制器，電子捕獲檢測(cè)器，氫火焰離子檢測(cè)器，質(zhì)譜檢測(cè)器，預(yù)柱A，色譜柱B，預(yù)柱B，色譜的柱溫箱。
[0027]上述設(shè)備的連接關(guān)系為:
[0028]色譜柱A的入口端進(jìn)樣，色譜柱A的出口端接分流器的入口端，分流器的出口端分為相互并聯(lián)的三路，一路經(jīng)過預(yù)柱A進(jìn)入電子捕獲檢測(cè)器，一路經(jīng)過色譜柱B進(jìn)入氫火焰離子檢測(cè)器，一路經(jīng)過預(yù)柱B進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器。電子壓力控制器與分流器相接，調(diào)節(jié)分流器的三路出氣。色譜柱A、分流器、色譜柱B、預(yù)柱A、預(yù)柱B均位于色譜的柱溫箱中。
[0029]上述設(shè)備的具體說明如下:
[0030]色譜柱A和色譜柱B:可以根據(jù)要測(cè)的目標(biāo)化合物來選擇色譜柱。而做非甲烷碳?xì)?C2-Cltl)和一些鹵代烴等，色譜柱A可以選擇市售的安捷倫公司的DB-1 (60m, 0.32mm, 1.00 μ m)的色譜柱，色譜柱B可以選擇市售的安捷倫的HP_PLOT\Q(30m, 0.32mm, 20.Ομπι)的色譜柱。色譜柱根據(jù)涂層類別可以分為極性和非極性色譜柱，根據(jù)用途可以分為氣相和液相色譜柱。色譜柱主要是根據(jù)所測(cè)的目標(biāo)化合物的性質(zhì)來選取的。該系統(tǒng)色譜柱A主要作用是對(duì)全組分分析，能夠把大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物能基本分開，而所選取的DB-1 (60m, 0.32mm, 1.00 μ m)的色譜柱是一種非極性高性能通用色譜柱，可以達(dá)到本實(shí)施例中大氣分析的需求。色譜柱B所連接的是氫火焰離子檢測(cè)器，主要作用是將(:2到C 3的烴類分開，使出峰效果好。而該系統(tǒng)所選取的HP-PL0T\Q主要用于就是分離乙烷、乙烯、乙炔、丙烯和丙烷。
[0031]預(yù)柱A和預(yù)柱B:起連接分流器和氣相檢測(cè)器的作用，購(gòu)自安捷倫公司，型號(hào)都是內(nèi)徑是0.1mm的無涂層預(yù)柱，但長(zhǎng)度不同，預(yù)柱A是0.35m,預(yù)柱B需要0.5m。
[0032]分流器:可以使樣品分多路出來進(jìn)入其他檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，購(gòu)自安捷倫公司，型號(hào)為 G3183B。
[0033]電子壓力控制器EPC (Electronic Pressure Control):為分三路提供動(dòng)力，載氣仍是氦氣，購(gòu)自安捷倫公司。
[0034]電子捕獲檢測(cè)器EO) (Electron Capture Detector):由預(yù)柱A流出的載氣及吹掃氣進(jìn)入ECD池，在放射源放出射線的轟擊下被電離，產(chǎn)生大量電子。在電源、陰極和陽(yáng)極電場(chǎng)作用下，該電子流向陽(yáng)極，得到基流。當(dāng)電負(fù)性組分從柱后進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)，即俘獲池內(nèi)電子，使基流下降，產(chǎn)生一負(fù)峰。通過放大器放大，在記錄器記錄，即為響應(yīng)信號(hào)。購(gòu)自安捷倫公司。
[0035]氫火焰離子檢測(cè)器FID (Flame 1nizat1n Detector):當(dāng)樣品經(jīng)過檢測(cè)器時(shí)，在火焰里會(huì)產(chǎn)生離子，在極化電壓的作用下，噴嘴和收集極之間的電流會(huì)增大，對(duì)這個(gè)電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和記錄即可得到相應(yīng)的譜圖。購(gòu)自安捷倫公司。
[0036]質(zhì)譜檢測(cè)器MSD (Mass Spectrometry Detector):待測(cè)化合物分子吸收能量(在離子源的電離室中)后產(chǎn)生電離，生成分子離子，分子離子由于具有較高的能量，會(huì)進(jìn)一步按化合物自身特有的碎裂規(guī)律分裂，生成一系列確定組成的碎片離子，將所有不同質(zhì)量的離子和各離子的多少按質(zhì)荷比記錄下來，就得到質(zhì)譜圖。購(gòu)自安捷倫公司。
[0037]色譜的柱溫箱:一般的色譜儀器都有柱溫箱，都可實(shí)現(xiàn)程序升溫，此裝置所使用的色譜儀器型號(hào)是6890N，購(gòu)自安捷倫公司。
[0038]所用材料如色譜柱與流器的接口，分流器接口等除特別說明者外，均為316不銹鋼。
[0039]大氣檢測(cè)方法如下:
[0040]各個(gè)儀器及檢測(cè)器的條件是，色譜是程序升溫為:起始溫度10°C，保留3分鐘，以50C /min升到120°C，再以10°C /min升到250度保持7分鐘。MSD選擇單掃模式(SM)或者全掃模式(SCAN)，目的不同所顯選的模式不同，如果是要測(cè)樣品的已知化合物就用單掃模式(SIM)，但對(duì)樣品里的組分不清楚想要具體分析的話就要用全掃模式，并采用電子碰撞(EI，70eV)的離子化方法。FID的溫度是300°C，空氣和氫氣的流速分別為300ml/min和30ml/min，尾吹氣氮?dú)獾牧魉偈?5ml/min。EO)的溫度是300°C，氮?dú)饬魉偈?0ml/min。過程是樣品隨著載氣氦氣以4ml/min的恒流流速通過色譜柱A，然后在分流器上進(jìn)行分流，在EPC外加的12pai的作用下分為三路，之后樣品是以恒壓的模式通過預(yù)柱A、預(yù)柱B和色譜柱B，最終在MSD，F(xiàn)ID和E⑶上進(jìn)行檢測(cè)。系統(tǒng)的參數(shù)選取達(dá)到出峰要求。
[0041]各個(gè)檢測(cè)器的出峰情況如圖2，3，4所示。
[0042]除了本實(shí)施例提及的方式外，可根據(jù)所要的試驗(yàn)結(jié)果來選取別的檢測(cè)器，如氮磷檢測(cè)器NPD，但替換以后要經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)，看是否要改變色譜柱，是否要改升溫程序，是否要改進(jìn)樣壓力，流量等。這些變換方式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0043]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，其特征在于:包括:色譜柱A、分流器、電子壓力控制器和至少兩個(gè)氣相檢測(cè)器；色譜柱A與分流器相接，各氣相檢測(cè)器相互并聯(lián)接入分流器，電子壓力控制器與分流器相接；進(jìn)樣輸送至色譜柱A進(jìn)行分離后，再輸送至分流器，分流器在電子壓力控制器的作用下將分離后的進(jìn)樣分成至少兩路輸送至各路對(duì)應(yīng)的氣相檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，其特征在于:它還包括色譜柱B、預(yù)柱A、預(yù)柱B ;氣相檢測(cè)器的數(shù)量是三個(gè)，分別是電子捕獲檢測(cè)器、氫火焰離子檢測(cè)器和質(zhì)譜檢測(cè)器；分離后的進(jìn)樣分成三路，一路經(jīng)過預(yù)柱A進(jìn)入電子捕獲檢測(cè)器，一路經(jīng)過色譜柱B進(jìn)入氫火焰離子檢測(cè)器，一路經(jīng)過預(yù)柱B進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器。
3.按照權(quán)利要求2所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)樣為環(huán)境樣品或源樣品，色譜柱A使進(jìn)樣樣品中的C2-Cltl的非甲烷碳?xì)?、鹵代烴、含氧化合物等多種組分分離，色譜柱B使進(jìn)樣樣品中的C2-C3的非甲烷碳?xì)浞蛛x。
4.按照權(quán)利要求3所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，其特征在于:所述色譜柱B分離乙烷、乙烯、乙炔、丙烯、丙烷。
5.按照權(quán)利要求2所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，其特征在于:所述色譜柱A的型號(hào)為DB-1，色譜柱B的型號(hào)為HP-PLOT\Q。
6.按照權(quán)利要求5所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，其特征在于:它還包括色譜的柱溫箱；色譜柱A、分流器、色譜柱B、預(yù)柱A、預(yù)柱B均位于色譜的柱溫箱中。
7.按照權(quán)利要求2所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)，其特征在于:它還包括色譜的柱溫箱；色譜柱A、分流器、色譜柱B、預(yù)柱A、預(yù)柱B均位于色譜的柱溫箱中。
8.按照權(quán)利要求6所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟:進(jìn)樣隨著載氣以恒流流速通過色譜柱A，然后在分流器上進(jìn)行分流，在電子壓力控制器的作用下分成三路，分別進(jìn)入電子捕獲檢測(cè)器、氫火焰離子檢測(cè)器和質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。
9.按照權(quán)利要求8所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法，其特征在于:所述載氣為氦氣，進(jìn)入色譜柱A的進(jìn)樣連同載氣的流速為4ml/min ;電子壓力控制器提供的動(dòng)力為12pai。
10.按照權(quán)利要求8所述的氣相色譜多通道進(jìn)樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的大氣檢測(cè)方法，其特征在于:所述色譜的柱溫箱通過程序升溫，起始溫度10°c，保留3分鐘，以5°C /min升到120°C，再以10°C /min升到250度保持7分鐘后，樣品隨載氣進(jìn)入色譜柱A和B進(jìn)行分離，并在檢測(cè)器上完成檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01N30/88GK104458986SQ201410598679
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】王新明, 張艷利, 呂素君, 李正悅, 文晟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所