我们在色谱实验分析中,能定量的把样品送入色谱柱的装置叫做进样器。它可分为人工手动进样器和自动进样器了两种。
一般来说,自动进样器包括进样臂、进样针、样品盘、清洗系统、驱动系统以及控制系统等部分组成,各个部分之间紧密合作,共同带动着自动进样器的正常运行。
常见的自动进样器
1、静态顶空顶空进样系统
顶空进样器是气相色谱法中一种方便快捷的样品前处理方法,其原理是将待测样品置入一密闭的容器中,通过加热升温使挥发性组分从样品基体中挥发出来,在气液(或气固)两相中达到平衡,直接抽取顶部气体进行色谱分析,从而检验样品中挥发性组分的成分和含量。使用顶空进样技术可以免除冗长繁琐的样品前处理过程,避免有机溶剂对分析造成的干扰、减少对色谱柱及进样口的污染。
不同供应商的静态顶空自动进样器产品,又可分为三类:顶空气体直接进样、平衡加压采样、加压定容采样进样。
顶空气体直接进样系统配有气密性的气体取样针,一般在气体取样针的外部套有温度控制装置。该方法具有适用性广和易于清洗的特点,适合于香精香料和烟草等挥发性含量较大的样品。加热条件下顶空气的压力太大时,会在注射器拔出顶空瓶的瞬间造成挥发性成分的损失,因此在定量分析上存在一定的不足。为了减少挥发性物质在注射器中的冷凝,应该将注射器加热到合适的温度,并且在每次进样前用气体清洗进样器,以便尽可能地消除系统的记忆效应。
顶空气体直接进样模式
平衡加压采样系统由压力控制阀和气体进样针组成,待样品中的挥发性物质达到分配平衡时,对顶空瓶内施加一定的气压将顶空气体直接压入到载气流中。
平衡加压采样模式
加压定容采样进样系统由气体定量环、压力控制阀和气体传输管路组成。该系统靠对顶空瓶内施加一定的气压将顶空气压入到六通阀的定量环中,然后用载气将六通阀的定量环中的顶空成分进到色谱柱中。
加压定容采样进样模式
静态顶空分析法的主要缺点是有时必须进行大体积的气体进样,这样挥发性物质的色谱峰的初始展宽较大会影响色谱的分离效能。如果样品中待分析组分的含量不是很低时,较少的气体进样量就可以满足分析的需要时,静态法仍是一种非常简便而有效的分析方法。
2、动态顶空/吹扫捕集系统
动态顶空分析法是一种物质精密的分析方法,指用气相色谱法来分析封闭系统中与液体和固体达到热力学平衡的气相,从而间接测量或固相样品中的被测组分。
它的原理:将待测样品(液体或固体)置入可密闭的容器(吹扫管)中,使用惰性气体(一般为高纯氮气)以一定的温度、流量通入液体样品(或固体表面)一定时间,将需要分析的组分吹扫出来,随后挥发性组分随气流进入捕集器,捕集器中含有吸附剂或者采用低温冷阱的方法进行捕集,最后将抽提物进行脱附分析。
由于在取样分析时气体连续通过样品进行吹扫,是一种非平衡态的连续萃取,吹扫捕集又称之为“动态顶空”。吹扫捕集将样品中的挥发组分萃取后在装有吸附材料的吸附管(捕集阱)中进行富集浓缩,与静态顶空相比,动态顶空的分析灵敏度大大提高。
这种分析方法不仅适用于复杂基质中挥发性较高的组分,对较难挥发及浓度较低的组分也同样有效。动态顶空分析可以分为:吸附剂捕集模式和冷阱捕集模式。
吸附剂捕集模式:在具体的实验中需要对捕集所用的聚合物的极性、体积和性能进行一定的筛选,并且对吹扫气的流速和捕集时间等参数进行优化。热解析步骤要使捕集器瞬间升温,使被吸附的组分迅速脱附而进入色谱柱以减小色谱的初始展宽,吸附剂式的吹扫捕集的分析原理如下图。
吸附剂式的吹扫捕集
低温凝集技术是利用液氮等冷剂的低温,将挥发性组分凝集在一段毛细管中,使之成为一个狭窄的组分带,然后经过闪急加热而进入色谱柱,这样对低沸点组分的分离效果能显著提高。目前这一方法在环境的检测和分析中广泛的采用。
冷阱式的吹扫捕集
3、热解吸/热脱附系统
又称热解析、热脱附;是将吸附在固体吸附剂表面的挥发性或半挥发性有机物通过快速加热使其从固体吸附剂上解吸下来的技术。广义的热解吸包括结合静态顶空、吹扫捕集、固相微萃取等技术。
这里说的是狭义的热解吸自动进样装置,是指将目标物质吸附在采样管(吸附管)中(比如可离线或在线采样富集到采样管上),之后对采样管进行加热使挥发性和半挥发性组分从吸附材料中解吸,并通过载气将解吸出的组分带入气相色谱中进行分析。
这个原理看起来同吹扫捕集有点像,两者区别是:热解吸的样品来源于环境空气和固定污染源废气等,吹扫捕集装置捕集阱吸附的样品则由惰性气体从水质或者固体样品中吹扫而来。
热解吸/热脱附技术/装置分析范围包含挥发性大于n-C40的有机物(即碳原子数小于四十的挥发性和半挥发性有机物)和少量的无机物(如H2S、N2O、SF6等);而甲烷和多数永久气体(O2、CO2等)则不能使用热解吸进行分析。
热解吸仪的功能模块包括:
(1)采样管/热解吸管/吸附管,采样管中需装填吸附剂,一般使用主动采样方式,即通过采样泵将空气抽过采样管;
(2)热解析器:控温(快速升温和降温)、二次热解析(聚焦);
(3)采样管老化仪。分析结束后需要对采样管/热解吸管进行老化(也称之为活化),新的采样管一般也需要进行老化;建议购买专门的采样管老化仪。
4、固相微萃取进样器
固相微萃取是在固相萃取基础上发展起来的一种萃取分离技术,1990年首次被 Pawliszyn等人提出,其显著优点是将萃取、浓缩合二为一地完成,操作简单,实现了样品的在线浓缩与捕集,从而最大程度上避免了离线溶剂提取和浓缩的烦琐。
顶空-固相微萃取方法产生于1993年,顶空-固相微萃取的装置由手柄和萃取头(涂有不同固定相或吸附剂的纤维头)组成,通过萃取头的涂层对顶空中的有机挥发性物质的吸附和随后的解吸脱附分析来完成分析的过程。
顶空-固相微萃取原理
在进行顶空-固相微萃取实验时,萃取头的极性和厚度的选取至关重要,可根据“相似相溶原理”来选择固相微萃取实验的萃取头。萃取头可直接在气相色谱进样器的热区中进行热解吸,也可在液相色谱的洗脱池中用溶剂来洗脱。
5、多功能全自动样品前处理平台
多功能自动进样器或称为:多功能全自动样品前处理平台。该种平台可以实现液体进样,顶空进样,多次顶空,固相微萃取、在线取样,稀释等功能,大大地方便了样品分析流程和节省了人力。
相关标准
• 静态顶空
- GB/T 39107-2020 消费品中可挥发性有机物含量的测定 静态顶空进样法
- HJ 679-2013 土壤和沉积物 丙烯醛、丙烯腈、乙腈的测定 顶空-气相色谱法
- HJ 741-2015 土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱法
- GB/T 5750.8-2006 生活饮用水标准检验方法 有机物指标;
- GA/T 842-2019 血液酒精含量的检验方法
- HJ 1067-2019水质 苯系物的测定 顶空/气相色谱法
- HJ 642-2013 土壤和沉积物 挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱—质谱法
- GB/T 32686-2016 光敏材料用多官能团丙烯酸酯单体中有机溶剂的测定 顶空进样毛细管气相色谱法
- HJ 1072-2019 水质 吡啶的测定 顶空/气相色谱法
- HJ 1057-2019 组合聚醚中HCFC-22、CFC-11和HCFC-141b等消耗臭氧层物质的测定顶空 气相色谱-质谱法
- HJ 1058-2019 硬质聚氨酯泡沫和组合聚醚中CFC-12、HCFC-22、CFC-11和HCFC-141b等消耗臭氧层物质的测定便携式顶空 气相色谱-质谱法
- HJ 1042-2019 环境空气和废气 三甲胺的测定 溶液吸收-顶空/气相色谱法
- HJ 1054-2019 土壤和沉积物 二硫代氨基甲酸酯(盐)类农药总量的测定 顶空/气相色谱法
- HJ 975-2018 固体废物 苯系物的测定 顶空-气相色谱法
- HJ 959-2018 水质 四乙基铅的测定 顶空 气相色谱-质谱法
- HJ 895-2017 水质 甲醇和丙酮的测定 顶空/气相色谱法
- HJ 874-2017 固体废物 丙烯醛、丙烯腈和乙腈的测定 顶空-气相色谱法
• 吹扫捕集
- HJ 639-2012 水质 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法
- HJ 686-2014 水质 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱法
- HJ 605-2011 土壤和沉积物挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法
- HJ 713-2014 固体废物 挥发性卤代烃的测定 吹扫捕集 气相色谱-质谱法
- HJ 735-2015 土壤和沉积物 挥发性卤代烃的测定 吹扫捕集 气相色谱-质谱法
- HJ 866-2017 水质 松节油的测定 吹扫捕集-气相色谱-质谱法(发布稿)
- HJ 893-2017 水质 挥发性石油烃(C6-C9)的测定 吹扫捕集 气相色谱法
- HJ 896-2017 水质 丁基黄原酸的测定 吹扫捕集 气相色谱-质谱法
- SL 393-2007 吹扫捕集气相色谱-质谱分析法(GC-MS)测定水中挥发性有机污染物
- HJ 977-2018 水质 烷基汞的测定 吹扫捕集/气相色谱冷原子荧光光谱法
- HJ 1020-2019 土壤和沉积物 石油烃(C6-C9)的测定 吹扫捕集 气相色谱法
- HJ 806-2016 水质 丙烯腈和丙烯醛的测定 吹扫捕集/气相色谱法
- HJ 788-2016 水质 乙腈的测定 吹扫捕集/气相色谱法
- GB/T 24572.5-2013 火灾现场易燃液体残留物实验室提取方法 第5部分:吹扫捕集法
- SL/T 748-2017 水质 丙烯醛、丙烯腈和乙醛的测定吹扫捕集-气相色谱法
- SL/T 741-2016 水质 挥发性卤代烃的测定吹扫捕集-气相色谱法
• 热脱附
- HJ 644-2013环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样-热脱附气相色谱-质谱法
- HJ/T 400-2007 车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法
- GB/T 18883-2002室内空气质量标准
- HJ 583-2010环境空气苯系物的测定固体吸附/热脱附-气相色谱
- GB 50325-2020民用建筑工程室内环境污染控制标准
- HJ 734-2014固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附/热脱附-气相色谱等
- GB/T 39560.8-2021 电子电气产品中某些物质的测定 第8部分:气相色谱-质谱法(GC-MS)
- GB/T 39695-2020 橡胶烟气中挥发性成分的鉴定 热脱附-气相色谱-质谱法
- GB/T 33871-2017 墨粉中总挥发性有机化合物(TVOC)、苯和苯乙烯的测定 热脱附-气相色谱法
- HJ583-2010 环境空气苯系物的测定固体吸附/热脱附-气相色谱法