吹扫捕集技术介绍.ppt

低温吹扫捕集及相关技术 1. 概述 由于环境样品具有被测物组分复杂、浓度较低、干扰物多、同种元素以多相形式存在和易受环境影响而变化等特点，通常都要经过复杂的前处理后才能进行分析测定，经典的前处理方法，如沉淀、络合、衍生、吸附、萃取、蒸馏、干燥、过滤、透析、离心和升华等，都足靠人工操作，重复性差，工作强度大，处理周期长，又要使用大量有机溶剂等。同时，处理复杂样品还需多种方法配合，操作步骤更多，更易产生系统与人为误差。 1. 概述 自l974年Bellar和Lichtcnherg首次发表有关吹扫捕集色谱法测定水中挥发性有机物的论文以来，一直受到环境科学与分析化学界的重视。吹扫捕集技术适用于从液体或固体样品中萃取沸点低于200℃、溶解度小于2％的挥发性或半挥发性有机物，广泛用于食品与环境监测、临床化验等方面。吹扫捕集法在挥发性和半挥发性有机化合物分析、有机金属化合物的形态分析中起着越来越重要的作用。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，而且具有取样量少、富集效率高、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。此外伴随有水蒸气的吹出，不利于下一一步的吸附，给非极性气相色谱分离柱的分离也带来困难，并且水对火焰类检测器也具有淬火作用。 吹扫捕集技术与其他新样品前处理方法的比较 从上面几种方法可以得知，吹扫捕集技术具有较高的富集效率，得到了较快的发展。 开发了联用技术 气相色谱-电子捕获检测器；气相色谱-氢火焰离子化检测器等 可以测得ug/L级甚至ng/L级挥发性有机物 常用的顶空气相色谱法灵敏度较低，人为误差较大，不利于较多项目的同时监测。 第二节 工作原理及仪器介绍 一、吹扫捕集的原理及操作步骤 吹扫捕集技术与静态顶空技术的相同点： 用氮气、氦气或其他惰性气体将被测物从样品中抽提出来。 不同点：吹扫捕集技术使气体连续通过样品，将其中的挥发组分萃取后在吸附剂或冷阱中捕集，再进行分析测定，是一种非平衡态的连续萃取。因此又被称为动态顶空浓缩法。 过程： 用氮气、氦气或其他段星气体以一定的流量通过液体或固体进行吹扫，吹出所要分析的痕量挥发性组分后，被冷阱中的吸附剂所吸附，然后加热脱附进入气相色谱系统进行分析。 在整个过程中，液相顶部的任何组分的分压为零，可以使更多的挥发性组分逸出，可以测得更低痕量的组分。 动态顶空与静态顶空的比较详见表5-2 2. 工作原理及仪器介绍 动态顶空是相对于静态顶空而言的。与静态顶空不同，动态顶空不是分析平衡状态的顶空样品，而是用流动的气体将样品中的挥发性成分“吹扫”出来，再用一个捕集器将吹出来的物质吸附下来，然后经热解吸将样品送入GC进行分析。因此，通常称为吹扫--捕集（Purge Trap）进样技术。在绝大部分吹扫--捕集应用中都采用氦气作为吹扫气，将其同通入样品溶液鼓泡。在持续的气流吹扫下，样品中的挥发性组分随氦气逸出，并通过一个装有吸附剂的捕集装置进行浓缩。在一定的吹扫时间之后，等测组分全部或定量地进入捕集器。此时，关闭吹扫气，由切换阀将捕集器接入GC的开气气路，同时快速加热捕集的样品组分解吸后随载气进入GC分离分析。所以，吹扫--捕集的原理就是：动态顶空萃取-吸附捕集热解吸-GC分析。 吹扫捕集气相色谱分析步骤 一、取一定量的样品计入到吹扫瓶中 二、将经过硅胶、分子筛和活性炭干燥净化的吹扫气，以一定流量通入吹扫瓶，以吹脱出挥发性组分 三、吹脱出的组分被保留在吸附剂或冷阱中 四、打开六通阀，把吸附管置于气相色谱的分析流路 五、加热吸附管进行脱附，挥发性组分被吹出并进入分析柱 六、进行色谱分析 二、影响吹扫捕集吹扫效率的因素 吹扫效率是在吹扫捕集过程中，被分析组分能被吹出回收的百分数。 影响吹扫效率的因素主要有吹扫温度、样品的溶解度、吹扫气的流速及流量、捕集效率和解吸温度及时间等。 不同的化合物，其吹扫效率也稍微不同。 吹扫温度 提高吹扫温度，相当于提高蒸汽压，因此吹扫效率也会提高。 蒸汽压是吹扫时施加到固体或液体上的压力，它依赖于吹扫温度和蒸气相与液相之比。 在吹扫含有高水溶性的组分时，吹扫温度对吹扫效率影响更大 一般选取50oC为常用温度。对于高沸点强极性组分，可以采用更高的吹到温度。 样品溶解度 溶解度越高的组分，其吹扫效率越低。 对于高水溶性组分，只有提高吹扫温度才能提高吹扫效率。 盐效应能够改变样品的溶解度，通常盐的含量大约可加到15%-30%，不同的盐对吹扫效率的影响也不同。 吹扫气的流速及吹扫时间 吹扫气的体积等于吹扫气的流速与吹扫时间的成积。 通常用控制气体体积来选择合适的吹出效率。 气体总体积越大，吹出效率越高。 但是总体积越大，对后面的捕集效率不利，会将捕集在吸附剂或冷阱中的被分析物吹落。 因此，一般