吹掃補(bǔ)集的原理
一、吹掃捕集的原理及操作步驟
吹掃捕集技術(shù)和靜態(tài)頂空技術(shù)都屬于氣相萃取范疇，它們的共同特點(diǎn)是用氮?dú)?、氦氣或其他惰性氣體將被測(cè)物從樣品中抽提出來(lái)。但吹掃捕集技術(shù)與靜態(tài)頂空技術(shù)不同，它使氣體連續(xù)通過(guò)樣品將其中的揮發(fā)組分萃取后在吸附劑或冷阱中捕集，再進(jìn)行分析測(cè)定，因而是一種非平衡態(tài)的連續(xù)萃取。因此，吹掃捕集技術(shù)又稱(chēng)動(dòng)態(tài)頂空濃縮法。由于氣體的吹掃，破壞了密閉容器中氣液兩相的平衡，使揮發(fā)組分不斷地從液相進(jìn)入氣相而被吹掃出來(lái)，也就是說(shuō)，在液相頂部的任何組分的分壓為零，從而使更多的揮發(fā)性組分逸出到氣相，所以它比靜態(tài)頂空法能測(cè)量更低的痕量組分。
吹掃捕集氣相色譜法分析流程如圖5-1所示。1為六通閥，吸附和脫附通過(guò)它來(lái)完成，為減少吸附效應(yīng)，閥體應(yīng)固定在插有加熱體的厚金屬板上并保持溫度在200℃。2為吸附劑管，外面用管式電爐3進(jìn)行加熱脫附，若需要在低溫下吸附時(shí)，可把吸附管置于冷阱中。4為與六通閥連接的冷柱頭，在吸附管加熱脫附時(shí)，該毛細(xì)管柱放入裝有液氮的杜瓦瓶5中，這樣可以把組分集中在分析柱的柱頭，對(duì)提高分析柱的分析能力很有利。6為分析柱，連接檢測(cè)器。
圖5-1 吹掃捕集氣相色譜分析流程圖
1-六通閥；2-吸附劑管；3-管式電爐；
4-冷柱頭；5-杜瓦瓶；6-分析柱
吹掃捕集氣相色譜法分析步驟大致如下：①取一定量的樣品加入到吹掃瓶中；②將經(jīng)過(guò)硅膠、分子篩和活性炭干燥凈化的吹掃氣，以一定流量通入吹掃瓶，以吹脫出揮發(fā)性組分；③吹脫出的組分被保留在吸附劑或冷阱中；④打開(kāi)六通閥，把吸附管置于氣相色譜的分析流路；⑤加熱吸附管進(jìn)行脫附，揮發(fā)性組分被吹出并進(jìn)入分析柱；⑥進(jìn)行色譜分析。
二、影響吹掃捕集吹掃效率的因素
吹掃效率是在吹掃捕集過(guò)程中，被分析組分能被吹出回收的百分?jǐn)?shù)。影響吹掃效率的因素主要有吹掃溫度、樣品的溶解度、吹掃氣的流速及流量、捕集效率和解吸溫度及時(shí)間等?；衔锊煌浯祾咝室采杂胁煌?。表5-2列出水中一些揮發(fā)性有機(jī)物的吹掃效率。
表5-2 一些揮發(fā)性有機(jī)物的吹掃效率
二．吹掃浪度
提高歡掃溫度．相當(dāng)于提高蒸氣壓，因此吹掃效率也隨之提高。蒸氣壓是吹掃時(shí)施加到固體或液體上的壓力，它依賴(lài)于吹掃溫度和蒸氣壓相與液相之比。在吹掃含有高水溶性的組分時(shí)，吹掃溫度對(duì)吹掃效率影響更大。但是溫度過(guò)高帶出的水蒸氣量增加，不利于下一步的吸附，給非極性的氣相色譜分離柱的分離也帶來(lái)困難，水對(duì)火焰類(lèi)檢測(cè)器也具有碎滅作用。所以一般選取50℃為常用溫度。對(duì)于高沸點(diǎn)強(qiáng)極性組分，可以采用更高的吹掃溫度。
2．樣品溶解度
溶解度越高的組分，其吹掃效率越低。對(duì)于高水溶性組分，只有提高吹掃溫度才能提高吹掃效率。鹽效應(yīng)能夠改變樣品的溶解度，通常鹽的濃度大約可加到15％～30％，不同的鹽對(duì)吹掃效率的影響也有區(qū)別。
3．吹掃氣的流速及吹掃時(shí)間
吹掃氣的體積等于吹掃氣的流速與吹掃時(shí)間的乘積。通常用控制氣體體積來(lái)選擇合適的吹出效率。氣體總體積越大，吹出效率越高。但是總體積太大，對(duì)后面的捕集效率不利，會(huì)使捕集在吸附劑或冷阱中的被分析物吹落。因此，一般控制在400～500mL之間。
4. 捕集效率
吹出物在吸附劑或冷阱中被捕集，捕集效率對(duì)吹掃效率影響也較大，捕集效率越高，吹出效率越高。冷阱溫度直接影響捕集效率，選擇合適的捕集溫度可以得到最大的捕集效率。
5．解吸溫度及時(shí)間
一個(gè)快速升溫和重復(fù)性好的解吸溫度是吹掃捕集氣相色譜分析的關(guān)鍵，它影響整個(gè)分析方法的準(zhǔn)確度和精密度。較高的解吸溫度能夠更好地使揮發(fā)物送入氣相色譜柱，得到窄的色譜峰寬。因此，一般都選擇較高的解吸溫度，對(duì)于水中的有機(jī)物(主要是芳烴和鹵化物)，解吸溫度通常采用200℃。在解吸溫度確定后，解吸時(shí)間越短越好，從而得到對(duì)稱(chēng)的色譜峰。
三、商業(yè)化儀器介紹
1. Tekmar公司吹掃捕集儀器
Tekmar公司吹掃捕集儀器工作原理如圖5-2所示。整個(gè)過(guò)程可分為樣品吹掃和樣品解吸兩個(gè)階段。在樣品吹掃階段，25mL樣品(或5mL高濃度樣品)被放入吹掃瓶中，氮?dú)饣蚝庾鳛榇祾邭庖?0mL·min-1的流速吹掃11～12min。在樣品解吸階段，捕集管在180℃熱解吸4min，吹掃氣以15mL·min-1的流速將其吹入氣相色譜儀分離。
圖5-2 Tekmar公司吹掃捕集儀器工作原理示意圖
2. Chrompack公司吹掃捕集儀器
荷蘭Chrompack公司生產(chǎn)的CP-4010型低溫吹掃捕集儀裝置圖見(jiàn)圖5-3。裝置由吹掃瓶、水冷凝器、熱解吸管、冷阱、毛細(xì)管、進(jìn)樣口六部分組成。吹掃瓶1用于盛放樣品；水冷凝器2用于冷卻除去水蒸氣，以防水蒸氣冷凝在冷阱中堵塞管路；熱解吸管3溫度保持在250℃，使吹出樣品全部汽化；冷阱4通液氮控制捕集溫度；毛細(xì)管5放在冷阱中，用于捕集吹出的揮發(fā)物；在吹掃結(jié)束后吹出物經(jīng)進(jìn)樣口6進(jìn)入氣相色譜毛細(xì)柱7中分離。
圖5-3 低溫吹掃捕集裝置圖
1-吹掃瓶；2-水冷凝器；3-熱解吸管；4-冷阱；
5-毛細(xì)管；6-進(jìn)樣口；7-色譜柱；8-水浴
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焦點(diǎn)事件
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焦點(diǎn)事件
