[發明專利]一種小體積氣體樣品的動態預濃縮方法

無效

• 申請號: 00123042.5
• 申請日: 2000-09-29
• 公開（公告）號: CN1346055A
• 公開（公告）日: 2002-04-24
• 發明（設計）人: 關亞風;苗虹
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01N30/06
• 分類號: G01N30/06;G01N30/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利代理有限責任公司
• 代理人: 張晨

本發明涉及痕量氣體組份的分析技術，特別提供了一種小體積氣體樣品的動態預濃縮方法。

痕量氣體組份的分析在當今分析化學領域中一直是個很重要的課題，僅以環境方面為例，隨著人們對環境問題的日益關注，每年關于大氣痕量有機污染物的測定、汽車和柴油機尾氣成份分析等的研究報告都有上百篇。痕量氣體分析技術的發展有賴于高靈敏度分析儀器的出現，但更多的卻是高效率的濃縮富集技術在發揮著關鍵作用。

氣體樣品的濃縮富集是指利用各種方法將樣品中的待測組份含量提高，同時除去絕大部分主組份的樣品前處理過程。氣體樣品的濃縮富集方法有很多，目前主要使用的有溶液吸收法、低溫捕集法和固體吸附法。

目前常用的氣體樣品富集技術都不可避免地存在著種種缺陷和不足：溶液吸收法因存在較大溶劑峰的干擾而使應用范圍受到了限制；低溫捕集法不僅容易聚集大量的水蒸氣影響以后的色譜分析，而且使用冷阱操作復雜，費時費力，不適合過程在線分析、野外分析和特殊條件下(如強振動、高溫度、高加速度和全自動化操作)的樣品濃縮分析等；固體吸附法中的常溫吸附可以避免使用冷阱，操作簡單，易于實現自動化，但它有低沸點組份易丟失，不適合低碳烴富集的缺點。

此外，這些富集方法無例外地都需要較大的樣品量，這不僅造成采樣時間長，脫附的時間也長，進而導致進入色譜的樣品譜帶較寬，最小檢出濃度升高等問題。另外，對于樣品有限場合的分析，如大型電力變壓器油中示蹤氣體的在線分析、航天器艙內氣體測定等，現有的技術都不能實現所需的富集倍數。

本發明的目的就是建立一種小體積氣體樣品預濃縮方法，在室溫條件下實現對C₂及C₂以上各氣態烴的富集，同時能在較小的進樣量下得到較高的濃縮比，以滿足快速富集和樣品量有限場合的高靈敏分析。

本發明提供了一種小體積氣體樣品的動態預濃縮方法，其特征在于：首先將樣品氣在載氣的推動下進入濃縮柱中；當大部分干擾組份已經從濃縮柱排出，而被測組份譜帶前沿即將流出時，對濃縮柱加熱脫附，同時載氣反吹，使待測的樣品氣得到濃縮進入分析柱。

為使濃縮效果更好，本發明中對濃縮柱加熱時，最好使濃縮柱的出口端至進口端形成負的溫度梯度；負的溫度梯度在5～80℃/cm之間。

本發明中所選用的濃縮柱中裝填的吸附劑在常溫下對樣品的容量因子k′＞10，脫附溫度＜450℃。

本發明中最好對濃縮柱采用快速加熱脫附的方式，使濃縮柱加熱到脫附溫度的時間為1秒～40秒。最好為1秒～20秒。

本發明中載氣反吹可以與加熱脫附同時進行，也可以載氣反吹時間比加熱時間延遲1～4秒。

本發明還提供了為實現權利要求1所述小體積氣體樣品的動態預濃縮方法的專用裝置，由定量管(7)、六通進樣閥(8)、分析柱(9)、四通切割閥(10)和濃縮柱(11)組成，定量管(7)的一端通過六通進樣閥(8)接分析柱(9)的入口，分析柱(9)的出口通過四通切割閥(10)與檢測器(12)相連，濃縮柱(11)入口通過六通進樣閥(8)與定量管(7)的另一端相接，進樣通過六通進樣閥(8)接定量管(7)的兩端，載氣通過四通切割閥(10)分別與分析柱(9)和濃縮柱(11)相連。見附圖1。

本發明的工作原理如下：

開始時，載氣推動著一定體積的樣品進入常溫濃縮柱中(如圖2所示)，樣品在濃縮柱的吸附實質是一個預分離的過程。在選擇合適的吸附劑上，待測的痕量組份比主體組份有更強的保留。于是當大部分主體組份餾出，而待測組份在濃縮柱中緩慢移動時，便得到了一定程度的富集。當待測組份的譜帶前沿即將餾出濃縮柱時，旋轉切割閥，反吹并加熱濃縮柱(如圖3所示)。高溫下待測組份脫附，譜帶快速反向移動并因沿移動方向上負的溫度梯度而被壓縮，直至流出該柱進入分析柱。因此整個動態預濃縮過程可分為三個階段，即常溫富集階段、切割反吹時刻、升溫脫附階段。在各個階段待測物在濃縮柱中的保留情況分別見圖4、5、6。