吹扫捕集与静态顶空的比较及吹扫捕集与静态顶空分析法.docx

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1、在我国用于测定环境水样中挥发性有机化合物VOCs）多采用静态顶空法,但静态顶空法的灵敏度低，不能满足微量测定要求。运用吹扫捕集与气相色谱联用技术可测定饮用水、地表水及海水中的g1.（甚至ng/1.级）的VOCs,其检出限可以比静态顶空技术低I（M（X）O倍.那么，两种进样方式究竟有哪些区别呢？动态顶空也称吹打捕集（purge-trapping）分析法，该方法是用惰性气体通入液体样品（或固体表面），把要分析的组分吹扫出来，使之通过一个盛有吸附剂的容罂进行富集，然后再把吸附剂加热，便被吸附的组分脱附，用我气带入气相色谱柱中进行分析.吹扫捕集分析法适用于从液体或固体样品中萃取沸点低于200C、溶解度

2、小于2%的挥发性或半挥发性有机物，具有富集的功能，对痕量组分的分析比较有利。吹扫捕集法对样品的前处理无需使用有机溶剂，对环境不造成二次污染，而且具有取样垃少、宫集效率而、受基体干扰小及容易实现在线检测等优点。但是吹扫捕集法易形成泡沫，使仪器超载。且所用时间较多，吹扫中有可能引入杂质以及吸附剂性时的选择等。此外伴随有水蒸气的吹出，水对火焰类检测器也具有:曲JFH、吹扫i集与岸态顶空比较相同点：用缸气或氧气，或其他惰性气体将被测物从样品中抽提出来。不同点见下表。吹扫捕集步态顶空没有两相间存在平衡的问XS两相间存在平衡的向JS要用气体吹打液相或同相连坡萃取可将挥发性组分完仝萃取出来并能浓缩品进行分析

3、,怛吸附和解吸过程可侵造成择丛组分的丢失待测用分用吸1剂吸附样丛并浓缩（成用冷除91）价测烟分从吸阳剂上脱附进入色塔柱不需要气体吹扫次萃取,挥发性组分不会丢失，但不侵萃IR完全特测现分存在于平街的气相中待测出分用气密性注射器进样灵敏度格区地用挥发性物或分析灵改度较高，I1.可分析沸点相对俞（薇气也低）的组分动用挥发性物成分析可达到半挥发性物质的分析要求静态顶空分析法普遍应用于环境样品土壤、泥浆和水等机体中易挥发物的分析.例如，水中三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、三浜甲烷等。同时也普遍用丁制药行业中溶剂残留的分析。例如，药品中二氯甲烷、氯仿、三氯乙烯、1、4-二氧六环和米等。许多用静态顶

4、空技术分析的样品也可以用吹扫捕集技术分析。在我国用于测定环境水样中挥发性仃机化合物（VOCS）多采用静态顶空法，但静态顶空法的灵敏度低，不能满足微珏测定要求.运用吹扫捕集与气相色谱联用技术可测定饮用水、地表水及海水中的g1.（甚至ng/1.级）WVOCs,其检出限可以比静态顶空技术低10/000倍GB,T575O.8-2OO66生活饮用水标准检验方法有机物指标附录A吹脱捕集/气相色谱-质谱法测定挥发性有机化合物中详细说明了采用吹打捕集法对生活饮用水中28种挥发性有机物的检测方法。使用注意事项1、温度选择样品的吹扫温度.水溶液大多在室泌下吹扫，只要吹扫时间足锅长，就能满足分析要求。有时为缩短吹打

5、时间，也可对样品加热，但升高温度的副作用增加了水的挥发。对于非水溶液，如某些肉类食品，则采用高一些的吹扫温度。捕集罂温度。这里乂有吸附温度和解吸温度之别。吸附温度常为室温,但对不易吸附的气体也可采用低冷冷漠捕食技术。即用冷气、液态二氧化碳或液氮控制捕集管的温度。至于解吸温度，是吹扫-捕集技术的歪要参数，应依据待测组分的性质和吸附的性质来优化确定。商品化自动吹扫Tj集进样器的解吸温度最高可达450C,但在部分环境分析的标准方法（如美国EPA方法）均采用200C左右的吹扫温度（1连接管路的温度，它应足够设防止样品冷凝.环境分析常用的连接管温度为80-150*Co2、吹扫气流与吹扫时间吹扫气流速取决

6、丁样品中待测物的浓度、挥发性、与样品基质的相互作用（如溶解度）以及其在捕集管中的吸附作用大小。用辄气，流速范围为20-60m1.min0用热气时可稍高一些，但氮气的吹扫效果不及氮气。原因是氮气在水中的溶解度比氨气大。注意，吹扫流速太大时会影响样品的捕集，造成样品组分的损失。解吸时的我气流速主要取决于所用色谱柱,用填充柱时为30-4（）m1.min,用大口径柱时为5-IOm1./min：用常规毛细管柱时则要按分潦或不分流模式来设巴我气流速。吹扫时间是吹扫-捕集技术的重要参数之须根据具体样品来优化确定。原则上，吹扫时间越长，分析揖现性和灵敏度越拓。但考虑到分析时间和工作效率，应在满足分析要求前提下

7、，选择尽可能短的吹扫时间。实际工作中可通过测定标准样品的回收率来幽定吹扫时间。吹扫捕集与静态顶空分析法测定环境水样中挥发性有机化合物（VOCs）,一般采用静态顶空法或吹扫描集法进行样品前处理，然后用气相色谱或气相色谱-质谱进行测定。我们可以根据样品的种类、待测物的理化特性、方法的检出限、评价标准等因素进行综合考虐。一、吹扫捕集分析法吹扫捕集（purge-trapping）*也称动态顶空,用情性气体（氮气）或氨气作为吹扫气连续不断地通入适当加热的液体或固体样品中，将挥发性组分从样品基质中吹扫出来,通过除水阱后采用捕集阱（冷阱+吸附剂）对吹扫出来的挥发性组分进行捕集.吹扫一定时间，待测组分全部或定

8、量地进入捕集阱后，关闭吹扫气，由切换阀将捕集阱接入气相色谱仪的载气气路，同时快速加热捕集阱，使待测组分热解吸后随我气进入气相色谱仪进行分析。1 .吹扫捕集进样系统由样品瓶、捕集阱（冷掰+吸附管+吸附剂）、连接管路、阀、捕集阱与色谱柱连接的接口等组成。吹扫描集包含动态顶空萃取-吸附捕第-热解吸，所以比静态顶空法能测量更低的痕量组分。吸附管在吸附管1样品流经的路径上，若待测组分活性大或在吸附管内壁易冷凝，会使样品有损失或转化为其它物质。在80C时，不锈钢材料对卤代灶具有反应活性。聚四筑乙烯材料的温度特性很好，情性非常好，但小分子卤代燃（如二氯甲烷）对聚四藏乙烯具有涵透性。高纯银材料的惜性好，但若银

9、材料表面有水，经卷湿产生活化点，对浜化物会产生明显影响，不能在高FI（X）C时和水共存的情况下使用。弹性硅材料的去活性很好，但脆性较大。如果将它内衬在不锈钢管中使用就成为吹扫捕集技术中及好的材料，具有很好的去活性、耐用性和热桎定性等，样品不会在吸附管内壁产生残存。1.2 吸附剂早期的吸附管内填充的吸附剂是TCnaX、硅球和活性炭等，它们的捕集效率很好。Tcnax（聚2.6一二苯基对苯修可吸附捕集在常温卜.是液体的化合物，硅球可吸附捕集在常温下是气体的化合物，活性炭可吸附捕集卤代嫌（如二氯二氯乙烷1样品;中的水蒸气对硅球和活性炭产生的干扰非常明显，特别是使用选择性检测器时。吹扫捕集进样分析中，样

10、品中的水与挥发性组分一起被捕集并热解吸进人气相色谱仪，水会影响色谱柱性能，使分辨率变差，基线漂移，噪声增大。20世纪80年代后期，采用疏水性吸附剂（如碳分子筛来代替硅球和活性炭。疏水性吸附剂在吹扫捕集过程中只吸附很少的水，大部分水被排空，这样热解吸时进入气相色谱仪中的少量水就达到可接受的水平。选择吸附剂时，既要考虑吸附剂的疏水性，乂要考虑吸附能力。吸附剂应具有较大的吸附容舟和较高的热解吸效率。1.3 冷阱冷阱常采用半导体制冷+风冷，制冷温度可达30C（室温20C时），满足样品中大部分挥发性有机物的低温富集要求。1.4 捕集阱升温采用直接阻阻加热，升温速率快，可达2000Cmin3000Cmin

11、.2 .捕集阱与色谱柱连接的接口捕集阱与毛细管柱连接的接口有分流接口和冷聚焦接口等。2.2 分流接口增加的我气流的有利于待测组分在捕集阱中热解吸。在毛细管柱入门分流，使毛细管柱和检测涔的我气流量达到匹配。2.3 冷聚焦接口若毛细笆的载气潦垃小r5mUmin,可采用低温冷阱对热解吸组分进行二次冷聚焦。冷聚焦接口是目前分析低浓度挥发性有机物圾有效的技术之一。冷聚保接口通常是一根去活性的石英玻璃毛细管空心柱即聚集毛细管柱，直接与毛细管色谱柱连接。通常使用压缩泵将液氮输送到聚焦毛细管柱外壁上的区域，温度可降至一6（）C.当热解吸组分流经冷聚焦接口时，待测组分被二次浓缩而载气直接通过接口，浓缩完成后停止

12、输送液氯并快速升高接口温度（100OCZmin）,将浓缩的组分热解吸出来，全部集中注入毛细管柱中，在柱内形成一段紧凑的样品塞。3 .吹扫捕集进样过程包括吹扫捕集、热解吸和烘烤清洗过程。3.2 吹扫捕集将待测样品注入个可密封的玻璃样品瓶中，般注入5m1.样品可获得足够的分析灵敏度，如果要求检出下限更低，可注入25m1.样品。使用高纯氨气或氮气以恒定的潦量、湿度和时间对样品进行吹扫，从样品基质中吹扫出来的挥发性组分被吹扫气输送到捕集阱中，挥发性组分被吸附管捕集，吹扫气流过吸附管并排空。采用吹扫捕集对样品中挥发性组分进行气体萃取，待测组分的萃取效率可用下式计算:萃取效率=（通过吹扫捕集汨到的待测组分

13、的峰面积/通过直接进样得到的待测组分的峰面枳）1%萃取总体积是在萃取状态下吹扫气通过样品的总量，可通过吹扫气流量和吹扫时间计算得到。实际工作中，最优吹扫气流量是在一系列标准样品中和在已知条件下通过实验获得的。吹扫捕集应兼顾吹扫效率和捕集效率。难于吹扫组分的萃取，可增加吹扫气的总体积以改善吹扫效率。在恒定的吹扫气流室下，可增加吹扫时间以获得较大的回收率,增加吹扫气流量可改善沸点在35C以下的气体的吹扫效率，但这些气体可能会因为吹扫气流量的增加而通过捕集阱，使捕集效率降低。吹打气流时和吹扫时间的影响要综合考虑，我顾所有可吹扫组分的回收率。捕集效率与待测组分和吸附剂有关，如组分的蒸气压、吸附剂的比表

14、面积、组分与吸附剂之间的相互作用等。通常在较低的通度下，吸附剂时组分的捕集效率会得到改善。为了防止吸附管穿透，常温捕第温度应在25tC2C,不能超过30,Co在常温卜捕集某些化合物时，有时需要冷却装宣。吹扫捕集过程中的除水方法主要有涵透法和冷凝法。渗透对样品中水利极性物质的去除非常有效，但测定样品中的极性物质如酶化合物时，不能用港透法除水。冷凝是FI前普遍使用的除水方法，不会影响极性化合物的回收。吹扫捕集过程中，样品发泡会污染吹扫捕集系统。使用抗发泡剂可抑制样品发泡，但可能会改变样品基质的性质，使分析结果产生未知的误差。将惜性的玻璃微球埴充在吹扫气通道中，可防止样品发泡“使用泡沫过戏器不仅不能

15、防止样品发泡，而且容易引进误差。3.3 热解吸热解:吸是在吹扫捕集后快速加热吸附管，将其中的挥发性组分热解吸出来，然后输送到色谱柱中.此过程要求升温速度快，热解吸温度足嬷高,热解吸时间足够长，吹打捕集阱的载气流量适当，使热解吸组分在柱前形成的注射带窄。载气流量通常为1.10mUmin,吹扫气流量通常大于30m1.min,这就与毛细管柱气相色谱仪产生了我气流量的匹配问题。增加捕集阱的升温速度可改善与毛细管柱气相色谱仪的连接效果.捕集阱升湿速度越快，从吸附管中热解吸组分的速度越快，使热解吸组分形成一个极窄的注射带进入色谱柱中。捕集阱的快速加热减少了组分的热解吸时间，减少了热解吸组分输送到气相色谱仪

16、的时间，减少了效气、水和二氧化碳在热解吸过程中进入气相色谱仪中的量，使峰形得到改善，峰变窄，分析灵敏度提高。目前，多采用吹打微捕集技术与毛细管柱气相色谱仪联用分析测定低浓度挥发性有机物。吹扫微捕集技术使处理的样品量减少，使样品中的水和其它干扰物质的影响减少，使热解吸出来的样品里减少，可将吹扫捕集系统直接与毛细管柱气相色谱仪在线联用3.4 烘燧清洗吸附管中的吸附剂对挥发性组分具有可逆的吸附作用，可通过热解吸老化后重更使用。为了将热解吸后吸附管中可能残存的样品除去，在热解吸组分进行色谱分离和测定的同时，对吸附管进行清洗，使吸附管可对下一个样品进行吹扫捕集，此过程称为烘烤清洗。烘烤清洗通常采用升高温度和高纯载气吹扫的方法。烘烤清洗时的我气