主题:【原创】【原创】 前处理学习笔记之二——动态顶空和吹扫补集

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上期内容,静态顶空进样,地址:http://bbs.instrument.com.cn/topic/6164038

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上一期我学习了静态顶空的原理以及常见的一些应用,复习一下:静态顶空就是将样品溶解后密闭加热,根据三大定律(道尔顿定律,罗氏定律,亨利定律)瓶内液体和气体各种待测物浓度是成一定比例的,然后取顶部的空气进样到色谱系统,得到我们想要的结果。这种方式对于挥发性较强的待测物比较给力,但是由于原理的限制,顶部的待测物实际上出来的并不多,方法的绝对回收率还是比较低的。因为出来的东西比较少,对某些样品浓度很低,检出限比较捉急的情况,顶空方法就有些不够用了。然而我们不是说了么,顶空方法毕竟还是有个很重要的优点——那就是我不要的东西基本都没出来。这对于复杂基质样品来说还是很重要的,为了弥补另外一方面——让我要的东西尽量都出来,就有人脑洞大开了:我直接抽顶部气体一次性的量比较少,那我多抽一点,多抽一会儿不行么?然而这带来了另外的问题,抽的太多,一下子无法完全进入气相系统,拖的时间太长或一下子进不去那么多,会把后端气相的峰型严重拖宽,对后续的定量带来了反面影响。继续开脑洞,你管我吹多久,嫌弃我耗时长影响后端,那我后面再把出来的东西抓起来,攒够一定量再进GC,问题不就解决了?


Bingo!动态顶空方法就此发明!所谓动态顶空,从名称上看出来部分意思。和上一期的静态顶空做对比的话,静态顶空一下抽走一部分气体直接进样;动态顶空则是保持继续加热,我用一路气多吹一会儿,气体带走了顶部的部分待测物,为了维持气液分布的平衡(三大定律不容易啊,继续出来干活),就有新的待测物从液体中出来到气体中去。那么气路一直吹,就会带走比静态顶空多数倍甚至几十倍的待测物,大大提高了绝对回收率,大大有利于降低检出限定量限。当然带来的后续问题就是,吹的时间太多,样品无法直接进色谱了,这就需要我们在后端加一个补集装置,把吹出来的气体用冷却或者吸附的原理攒起来,等到吹的差不多了停掉吹扫,然后迅速的加热补集端,把收集的样品一次性吹进色谱系统,完美解决!——然而实际上还是有很多小问题需要解决的,等下再说。
问题来了,吹扫补集又是什么呢?和动态顶空有什么区别?在我咨询了不靠谱的度娘后,发现区别就是:动态顶空是在液面上方吹,吹扫补集在液面下方吹(法规中更常见的是吹U型管)。继续通过最朴素的观念理解差别:在上面吹的肯定没液面下吹更能吹出来待测物;当然在液面下吹的话,对于非全溶解的样品制备方式,可能会遇到基质的干扰。那么就理论模型而言,灵敏度关系为:
吹扫补集>动态顶空>静态顶空
然而,实际应用中,动态顶空带来更大的灵敏度的同时,也复杂了整个前处理系统工作,什么事情一复杂就容易出问题,那么我们看看各家仪器厂商是怎么应对这些问题的吧!


首先,是老熟人DANI,论坛链接,靠谱推荐,欢迎点击:
http://www.instrument.com.cn/netshow/C222228.htm
DANI Master DHS/P&T(以下简称DHS)用一定流速的惰性气体通过独创的双针系统把样品瓶顶部空间的样品(也可以伸入液面下吹扫补集,原理一样,这里为解说方便不再重复)吹到吸附肼里面,然后快速加热吸附肼,把样品吹进GC里面。双针系统插入顶空瓶内,每个样品对应一个进样瓶,避免了交叉污染,很好很强大吧。科学设计使得DHS可在吹扫捕集模式和动态顶空模式中任意的切换,是方法开发选择的最佳仪器,非常适合于高校研究所使用。
PS一下,动态顶空&吹扫补集相对于静态顶空来说,系统复杂程度高了不少,新建一个方法需要考虑的内容会很多。比如吹的流量过大或时间太久,补集端过载,需要的东西可能就跑掉了一部分,吹的少了,又会影响方法灵敏度,兼顾吹扫效率和补集效率是技术活也是辛苦活,需要大量的试验来收集分析数据。独立进样瓶的设计在这方面有很大优势。


然而,我们的很多已经成文的国标或其他标准,已经不需要我们进行这样的调试,而且国标规定了U型管吹扫补集,为什么是这样呢?我们介绍一位新朋友,论坛链接,靠谱推荐,欢迎点击:
http://www.instrument.com.cn/netshow/C221916.htm
EST采用完全遵循国标的吹扫补集方式,U型管可以使气体理论上穿过整个样品溶液,保证吹扫效率。上面有说了,为了保证峰型,解吸阶段需要快速的加热让样品进入色谱系统,这时候如果补集端有水分,会对色谱柱以及电子流量控制阀造成很大的威胁。EST采用八通阀设计,在吹扫阶段就把吹扫过来的水分收集下来,只让待测物到补集端,效率明显提升。解吸阶段还有压力控制,对进样系统加压,使得进样端和色谱端压力平衡,不至于产生压力脉冲。这么好的东西,客官不来一台么?水土都可以做哦。有兴趣的同学可以点击上面的连接索取相关资料。


最后,吹扫补集应用推荐,这都是抄的德祥科技微信公众号最新文章,有兴趣的可以关注微信公众号Tegent1992
1.吹扫捕集-气相色谱质谱联用法测定海水、地下水、地表水、生活污水、工业废水、土壤和沉积物中挥发性有机物的测定-环境监测系统和水利系统(标准方法)
2.吹扫捕集-气相色谱质谱联用法测定生活饮用水中挥发性有机物,尿液血液中的苯系物-疾控系统(标准方法)
3.GBT24572.5-2013火灾现场易燃液体残留物实验室提取方法-吹扫捕集法-公安系统
4.吹扫捕集-气相色谱质谱联用法测定生物组织样品-尿样和生物组织中的甲基汞及无机汞,海洋生物肝脏和肌肉组织中的挥发性化合物-法医鉴定
5.吹扫捕集-气相色谱质谱联用法在食品风味的应用-牛奶或其他奶品中的芳香化合物测定,奶酪中挥发性成分测定,石榴汁和草莓香味成分变化分析,法国菜豆芳香化合物分析,肉类氧化后的挥发性成分分析,啤酒和咖啡中挥发性硫化物分析,茶汤风味分析-与食品相关的政府单位,研究所。
6.地下水,饮用水中含氧化合物的分析(来自汽油泄漏,输油管道泄漏)-石化单位的环保系统
7.卷烟包装材料中挥发性有机物测定,卷烟主流烟气中挥发性醛酮和苯-烟草行业
下期预告,固相萃取应用技术
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道尔顿定量:理想气体混合在一起的总压等于各个组分分压之和。
罗氏定律:在恒定温度下,溶解在一定体积溶剂中的气体或液体量直接正比于溶液上方的蒸汽相的分压。
亨利定律:顶空中一种溶质的分压与这种溶质在溶液的中摩尔含量成正比
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2016/10/12 10:43:22 Last edit by pf-jenny
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