一、什么是吹掃捕集?
動(dòng)態(tài)頂空也稱吹掃捕集(purge-trapping)分析法,該方法是用惰性氣體通入液體樣品(或固體表面),把要分析的組分吹掃出來(lái),使之通過一個(gè)盛有吸附劑的容器進(jìn)行富集,然后再把吸附劑加熱,使被吸附的組分脫附,用載氣帶入氣相色譜柱中進(jìn)行分析。
吹掃捕集分析法適用于從液體或固體樣品中萃取沸點(diǎn)低于200℃、溶解度小于2%的揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機(jī)物,具有富集的功能,對(duì)痕量組分的分析比較有利。吹掃捕集法對(duì)樣品的前處理無(wú)需使用有機(jī)溶劑,對(duì)環(huán)境不造成二次污染,而且具有取樣量少、富集效率高、受基體干擾小及容易實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。但是吹掃捕集法易形成泡沫,使儀器超載。且所用時(shí)間較多,吹掃中有可能引入雜質(zhì)以及吸附劑性能的選擇等。此外伴隨有水蒸氣的吹出,水對(duì)火焰類檢測(cè)器也具有淬火作用。動(dòng)態(tài)頂空也稱吹掃-捕集(purge-trapping)分析法,該方法是用惰性氣體通入液體樣品(或固體表面),把要分析的組分吹掃出來(lái),使之通過一個(gè)盛有吸附劑的容器進(jìn)行富集,然后再把吸附劑加熱,使被吸附的組分脫附,用載氣帶入氣相色譜柱中進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)頂空分析法有富集的功能,對(duì)痕量組分的分析比較有利。存在的問題是,所用時(shí)間較多,吹掃中有可能引入雜質(zhì)以及吸附劑性能的選擇等。
氣相色譜儀靜態(tài)頂空進(jìn)樣是將液體或固體樣品溶液密封在一個(gè)容器中(平衡瓶即頂空樣品瓶),在一定溫度下(平衡溫度)加熱一段時(shí)間(平衡時(shí)間),使氣液或氣固兩相達(dá)到平衡,然后取氣相部分進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行分析。靜態(tài)頂空進(jìn)樣又稱平衡頂空進(jìn)樣或一次氣相萃取進(jìn)樣。
工作原理:
將液體或固體樣品溶液置于一個(gè)恒溫密封的頂空樣品瓶中,使其中的揮發(fā)性組分逸出,在達(dá)到氣液或氣固分配平衡后,定量采集取氣相部分進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行分析,通過測(cè)定樣品基質(zhì)上方的氣體成分來(lái)測(cè)定這些組分在原樣品中的含量。
相同點(diǎn):用氮?dú)饣蚝,或其他惰性氣體將被測(cè)物從樣品中抽提出來(lái)。不同點(diǎn)見下表。
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連續(xù)萃取,可將揮發(fā)性組分完全萃取出來(lái),并能濃縮后進(jìn)行分析,但吸附和解吸過程可能造成樣品組分的丟失 |
一次萃取,揮發(fā)性組分不會(huì)丟失,但不能萃取完全 |
待測(cè)組分用吸附劑吸附樣品并濃縮(或用冷阱富集) |
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待測(cè)組分從吸附劑上脫附進(jìn)入色譜柱 |
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靈敏度較高,且可分析沸點(diǎn)相對(duì)高(蒸氣壓低)的組分 |
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適用于揮發(fā)性物質(zhì)分析,可達(dá)到半揮發(fā)性物質(zhì)的分析要求 |
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靜態(tài)頂空分析法普遍應(yīng)用于環(huán)境樣品土壤、泥漿和水等機(jī)體中易揮發(fā)物的分析。例如,水中三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、三溴甲烷等。同時(shí)也普遍用于制藥行業(yè)中溶劑殘留的分析。例如,藥品中二氯甲烷、氯仿、三氯乙烯、1、4-二氧六環(huán)和苯等。許多用靜態(tài)頂空技術(shù)分析的樣品也可以用吹掃捕集技術(shù)分析。在我國(guó)用于測(cè)定環(huán)境水樣中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)多采用靜態(tài)頂空法,但靜態(tài)頂空法的靈敏度低,不能滿足微量測(cè)定要求。運(yùn)用吹掃捕集與氣相色譜聯(lián)用技術(shù)可測(cè)定飲用水、地表水及海水中的μg/L(甚至ng/L級(jí))的VOCs,其檢出限可以比靜態(tài)頂空技術(shù)低10-1000倍。GB/T5750.8-2006 《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法有機(jī)物指標(biāo)》附錄A吹脫捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)化合物中詳細(xì)說(shuō)明了采用吹掃捕集法對(duì)生活飲用水中28種揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)方法。樣品的吹掃溫度。水溶液大多在室溫下吹掃,只要吹掃時(shí)間足夠長(zhǎng),就能滿足分析要求。有時(shí)為縮短吹掃時(shí)間,也可對(duì)樣品加熱,但升高溫度的副作用增加了水的揮發(fā)。對(duì)于非水溶液,如某些肉類食品,則采用高一些的吹掃溫度。捕集器溫度。這里又有吸附溫度和解吸溫度之別。吸附溫度常為室溫,但對(duì)不易吸附的氣體也可采用低溫冷漠捕食技術(shù)。即用冷氣、液態(tài)二氧化碳或液氮控制捕集管的溫度。至于解吸溫度,是吹掃--捕集技術(shù)的重要參數(shù),應(yīng)依據(jù)待測(cè)組分的性質(zhì)和吸附的性質(zhì)來(lái)優(yōu)化確定。商品化自動(dòng)吹掃—捕集進(jìn)樣器的解吸溫度最高可達(dá)450℃,但在部分環(huán)境分析的標(biāo)準(zhǔn)方法(如美國(guó)EPA方法)均采用200℃左右的吹掃溫度。連接管路的溫度,它應(yīng)足夠設(shè)防止樣品冷凝,環(huán)境分析常用的連接管溫度為80-150℃。吹掃氣流速取決于樣品中待測(cè)物的濃度、揮發(fā)性、與樣品基質(zhì)的相互作用(如溶解度)以及其在捕集管中的吸附作用大小。用氦氣,流速范圍為20-60ml/min。用氮?dú)鈺r(shí)可稍高一些,但氮?dú)獾拇祾咝Ч患昂。原因是氮(dú)庠谒械娜芙舛缺群獯。注意,吹掃流速太大時(shí)會(huì)影響樣品的捕集,造成樣品組分的損失。解吸時(shí)的載氣流速主要取決于所用色譜柱。用填充柱時(shí)為30-40ml/min,用大口徑柱時(shí)為5-10ml/min;用常規(guī)毛細(xì)管柱時(shí)則要按分流或不分流模式來(lái)設(shè)置載氣流速。吹掃時(shí)間是吹掃-捕集技術(shù)的重要參數(shù)之一,須根據(jù)具體樣品來(lái)優(yōu)化確定。原則上,吹掃時(shí)間越長(zhǎng),分析重現(xiàn)性和靈敏度越高。但考慮到分析時(shí)間和工作效率,應(yīng)在滿足分析要求前提下,選擇盡可能短的吹掃時(shí)間。實(shí)際工作中可通過測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的回收率來(lái)確定吹掃時(shí)間。
在分析工作中,樣品的前處理是一個(gè)十分重要的步驟,一些難分解的樣品有時(shí)成為分析測(cè)定中的主要問題。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,分析儀器的自動(dòng)化水平不斷提高,特別是氣相、氣質(zhì)這種高新技術(shù)的精密分析儀器,其樣品前處理技術(shù)更是發(fā)展迅速。那么,現(xiàn)階段GC/GC-MS的樣品前處理設(shè)備與技術(shù)都取得了哪些突破性進(jìn)展?新設(shè)備、新技術(shù)都如何使用?使用過程中都有哪些注意事項(xiàng)?
5月14日環(huán)境樣品前處理設(shè)備與技術(shù)應(yīng)用專題公開課將從氣相、氣質(zhì)的熱脫附(ATD),頂空(HS),固相微萃。⊿PME)等等方面著手,與大家一同探討當(dāng)下前沿的樣品前處理設(shè)備及應(yīng)用技術(shù)情況,歡迎大家預(yù)約報(bào)名~
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