一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法技术

本发明专利技术提出了一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，该分析方法所使用的系统包括进样系统(1)、汽化室(21)、富集系统(3)、保温盒(5)、样品收集系统(6)、聚焦阱(4)、色谱分析柱系统(22)、检测器(23)以及电子控制系统，其特征在于，该分析方法通过富集系统(3)的四通阀和电子开关阀盒(7)的组合来完成样品富集工作模式、热解析工作模式和分析反吹工作模式。该发明专利技术提供的方法所采用的系统安装连接极为简单方便，通用性极强，适合所有能用气相色谱分析的气、固、液态高纯样品的痕量和超痕量杂质组分分析。

【技术实现步骤摘要】
一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法
本专利技术涉及化学分析
，尤其涉及一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法。
技术介绍
对于痕量和超痕量杂质组分的分析，单方面靠特定检测器的高检测器灵敏度和低检测限已经难以实现，通用的方法是靠样品富集提高浓度来实现。其中，先富集再解析再分析的固相萃取技术是痕量分析最常用的分析技术，在环境和石化分析中应用很广，是气体、液体和固体微量和衡量杂质分析中有力的富集方法，可以离线采样分析、也可以在线采样分析。但这些方法对富集材料及富集管的要求极高，既要有一定的吸附容量又要容易解析，既不能带入新的杂质又不能存在不可逆吸附，因此常常难以获取；尤其是对复杂基体和混合物，需要多种富集材料混用，更是难以保证所有组分都有合适的回收率；同时摸索热解析或者溶剂洗脱等条件，还要做大量的实验数据来验证方法的可靠性，费时费力。CN203870078U公开了一种气相色谱分离系统，通过六通阀将吸附脱附装置、采样泵和微型色谱连接起来，实现了气体样品的在线即时测定，响应速度快，且装置能独立运行，便于携带，有利于应对和处理突发事件。但该分离系统，吸附脱附装置依然是目标组分富集的关键，并且样品直接进入吸附脱附装置无法排除样品背景的干扰，吸附材料的选择和条件优化复杂以及对冷阱的温度要求高。CN207263702U公开了一种气相色谱在线固相萃取装置，将在液相色谱领域应用较广的在线固相萃取技术，首次应用于气相色谱柱分离之后；该装置采用固相萃取阱对一维色谱分离的组分进行富集、聚焦和再释放进入二维色谱柱进行分离检测，具有较好的选择性，对于低含量化合物检测灵敏度高。该装置虽然采用一维色谱柱解决了样品背景干扰的问题，但本质还是采用固相萃取阱，对不同组分的捕集仍然依赖于填充料的选择，并且对制冷要求较高。像大气或水中VOCs这样复杂而又要求高的样品分析，目标组分容易受吸附材料、样品传输关系及样品背景干扰，同时吸附材料由于反复加热过程中的热胀冷缩，导致吸附管中吸附颗粒间的间距不重现，从而导致测定结果的重复性和再现性不高，影响测定结果的可靠性；但还能应用，因为背景是空气或吹扫载气，而对于高纯气、高纯溶剂和聚合级单体等样品，往往由于背景组分的吸附性能与杂质组分相似或接近，导致类似系统无法应用。本专利技术直接采用商品化/自制的气相色谱柱/管作为杂质富集系统，利用气相色谱的分离能力解决了样品背景对目标组分富集和分析的干扰问题，富集、解析和样品分析条件可以参考对应色谱柱的分析条件，简单可查，或做简单的调整即可，不必做大量的条件实验；色谱富集柱经过反吹可以反复利用，成本低；直接进样和采用色谱柱进行富集，避免了强吸附、不可逆吸附的痕量组分在预处理系统和吸附冷阱上的吸附损失；该装置巧妙的设计，使色谱富集柱的安装连接极为简单方便，进样系统灵活可选，通用性极强，适合所有能用气相色谱分析的气、固、液态高纯样品的痕量和超痕量杂质组分分析。该新型痕量和超痕量杂质组分的在线色谱富集-分析方法，在相关分析仪器分析领域至今未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，解决现有气、固、液态高纯样品的痕量和超痕量杂质组分分析采用富集热脱附技术时富集装置复杂、选择性吸附材料寻求困难、萃取富集和解析(热解析/溶剂洗脱)条件苛刻且效率低、样品富集无法摆脱样品背景干扰、线性范围窄、稳定性和重复性差的问题。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，该分析方法所使用的系统包括进样系统(1)、汽化室(21)、富集系统(3)、保温盒(5)、样品收集系统(6)、聚焦阱(4)、色谱分析柱系统(22)、检测器(23)以及电子控制系统，该分析方法通过富集系统(3)的四通阀和电子开关阀盒(7)的组合来完成样品富集工作模式、热解析工作模式和分析反吹工作模式。进一步，所述样品富集工作模式为：当样品经进样系统(1)进样气化后，四通阀(51)的阀位处于接口A(511)与接口D(514)连通、第一电子开关阀71关闭而电子开关阀72打开时，则该系统处于目标组分富集状态，所有的目标组分都被低温状态下的富集柱系统(31)捕集下来，分析样品中的背景气被样品收集系统(6)收集后排放。进一步，所述热解析工作模式为：当样品目标组分富集后，关闭第二电子开关阀(72)，同时转动四通阀(51)使阀位中接口A(511)与接口B(512)连通，同时升高富集柱温度，则该系统处于目标组分解析状态，所有的目标组份都被加热后从富集柱解析出来并进入低温聚焦阱。进一步，所述分析反吹工作模式包括：当四通阀(51)恢复阀位处于接口A(511)与接口D(514)连通、第二电子开关阀(72)关闭而第一电子开关阀(71)打开且汽化室压力关闭时，则富集柱系统(31)处于反吹状态，重组分被反吹出去；同时四通阀(51)阀位中接口C(513)与接口B(512)连通，同时快速升高聚焦色谱柱系统(41)的温度，目标组分被解析出来后进入色谱分析柱系统(22)分离并经检测器(23)检测，则该系统处于分析反吹状态。进一步，所述富集系统富集色谱柱和聚焦阱聚焦色谱柱是能快速制冷和加热的毛细管色谱柱或其组合，能分别独立控温；所述进样系统、汽化室、色谱分析柱系统和检测器均通过色谱工作站控制，进样系统、汽化室、富集系统、样品收集系统、聚焦阱和保温盒通过独立控制器控制，控制器和色谱工作站通讯；所述样品经进样系统引入后，经富集柱富集和解析、聚焦阱聚焦、分析柱分离和检测器检测，并显示于控制器的显示屏上。进一步，所述进样系统、汽化室、色谱分析柱系统、检测器为任意色谱分析仪器功能；其中进样方式可以是色谱仪气体阀进样方式或液体自动进样方式、汽化室可以是任意色谱仪配置的分流或不分流进样口。进一步，样品累计计量方式是样品收集系统压力控制模式或精密电子流量计计量，也可以是进样系统反复多次进样累计计量。进一步，所述样品富集和解析是可以同时通过大体积连续进样和反复多次进样，通过富集柱的分离切割溶剂/背景组分来消除其干扰，同时通过转移至聚焦阱存储来实现痕量和超痕量组分的富集。进一步，所述分析方法是通过四通阀和电子开关实现整个样品分析周期的富集、解析和分析反吹三个状态的切换，通过控制器的时间序列程序进行自动控制。与现有技术相比，本专利技术的优点为：1、该方法所采用的系统安装连接极为简单方便，通用性极强，适合所有能用气相色谱分析的气、固、液态高纯样品的痕量和超痕量杂质组分分析。2、该方法中整个富集系统可以独立于色谱分析系统，自带电子控制系统。3、该方法可用于现场样品自动采集，也可以用于现场在线富集分析。附图说明图1为本专利技术新型痕量和超痕量杂质组分的在线色谱富集与分析方法流程示意图。图2为本专利技术应用实例1中高纯氢气杂质组分的富集-分析色图谱图。图3为本专利技术实例2中聚合级乙二醇杂质组分的富集-分析色图谱图,其中，曲线A、曲线B分别表示浓缩100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，该分析方法所使用的系统包括进样系统(1)、汽化室(21)、富集系统(3)、保温盒(5)、样品收集系统(6)、聚焦阱(4)、色谱分析柱系统(22)、检测器(23)以及电子控制系统，其特征在于，该分析方法通过富集系统(3)的四通阀和电子开关阀盒(7)的组合来完成样品富集工作模式、热解析工作模式和分析反吹工作模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，该分析方法所使用的系统包括进样系统(1)、汽化室(21)、富集系统(3)、保温盒(5)、样品收集系统(6)、聚焦阱(4)、色谱分析柱系统(22)、检测器(23)以及电子控制系统，其特征在于，该分析方法通过富集系统(3)的四通阀和电子开关阀盒(7)的组合来完成样品富集工作模式、热解析工作模式和分析反吹工作模式。


2.根据权利要求1所述的一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，其特征在于，所述样品富集工作模式为：当样品经进样系统(1)进样气化后，四通阀(51)的阀位处于接口A(511)与接口D(514)连通、第一电子开关阀71关闭而电子开关阀72打开时，则该系统处于目标组分富集状态，所有的目标组分都被低温状态下的富集柱系统(31)捕集下来，分析样品中的背景气被样品收集系统(6)收集后排放。


3.根据权利要求1所述的一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，其特征在于，所述热解析工作模式为：当样品目标组分富集后，关闭第二电子开关阀(72)，同时转动四通阀(51)使阀位中接口A(511)与接口B(512)连通，同时升高富集柱温度，则该系统处于目标组分解析状态，所有的目标组份都被加热后从富集柱解析出来并进入低温聚焦阱。


4.根据权利要求1所述的一种新型痕量和超痕量组分在线色谱富集与分析方法，其特征在于，所述分析反吹工作模式包括：当四通阀(51)恢复阀位处于接口A(511)与接口D(514)连通、第二电子开关阀(72)关闭而第一电子开关阀(71)打开且汽化室压力关闭时，则富集柱系统(31)处于反吹状态，重组分被反吹出去；同时四通阀(51)阀位中接口C(513)与接口B(512)连通，同时快速升高聚焦色谱柱系统(41)的温度，目标组分被解析...

【专利技术属性】
技术研发人员：高枝荣，张彦俊，
申请(专利权)人：上海炫一电气有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31