主题：【分享】气相色谱的样品引入装置：热解吸_热脱附装置（十）

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发表于：2023/02/23 13:09:59 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

2.3.2 加压和检漏阶段

在对采样管进行解吸之前，需要对连接了采样管的系统进行泄漏测试，避免因为采样管安装连接不正常或系统泄漏造成解吸时样品损失等问题，从而造成不出峰等后果。泄漏测试的基本原理是向密闭管路中加压，然后测定一定时间内管路的压力降，如果压力下降超过一定数值则认为系统漏气，需要进行检查。

在该阶段，采样管接入仪器系统中，用以样品分流的SV3阀和排空口的SV2阀处于关闭；辅助气打开，数字压力控制器（DPC）将气体管路压力调节至设定点后关闭。仪器系统对数字压力控制器（DPC）-采样管-SV2阀/SV3阀之间的管路压力监控一段时间（如20s），如果压力下降超过一定数值（如0.6psi/0.04kPa）则认为系统漏气，采样管将会被退回样品盘；如果检漏通过，则进行下一阶段。

2.3.3 干吹阶段/采样管老化阶段

仪器在进行加压和检漏之后，可以进行干吹模式——即对采样管设置合适的温度（如30℃–100℃），持续通入一定流量的载气。干吹模式进行过程中，管路中残留的空气、未被吸附的样品以及采样过程中可能由于环境湿度大而被吸附于采样管中的水汽会被吹出，从而在解吸之前使采样管处于一种相对清洁的状态。

与上一阶段的区别是，干吹阶段排空口的排气阀SV2和控制辅助气的数字压力控制器（DPC）开启，辅助气持续流过采样管一定时间并从排空口流出。

采样管老化模式：在此步骤中，如果对采样管设置较高的温度（采样管的老化温度）且使用的采样管为未吸附样品的采样管，可以通过此方式对采样管进行老化。一方面，上一次的解吸_脱附过程结束后，一些组份可能仍然残留在采样管中；另一方面，在长时间或者多次运行样品后，采样管效能可能会下降，因此通过使用辅助气连续不断的吹扫被加热的吹扫管，用较长时间的高温烘烤来清除采样管和仪器内的水汽和残留的污染物，可以使之恢复到较好的状态，确保不会影响后续分析

2.3.4 一次解吸（采样管解吸_脱附）及冷阱/聚焦管富集

该过程即是样品在高温下从采样管上解吸附，并通过辅助气带入冷阱/聚焦管，从而被进一步吸附和浓缩的过程（一些厂家的设计中，一次解吸过程和富集过程是分开的，先解吸之后再进行富集）。此时仪器的流路为：

相比较上一阶段，首先仪器内部的六通阀转动，气路连接方式发生了改变，此时的仪器一次解吸流路为（上图红色粗线）：辅助气→数字压力控制器（DPC）→被加热的采样管→六通阀（6-1）→冷阱/聚焦管→六通阀（4-5）→排空口排气阀SV2。通过该流路，采样管内的样品解吸附，通过辅助气带入冷阱/聚焦管被再次吸附。

另外，需要单独说明的是，可以根据实际需求设置样品分流的SV3阀开启或者关闭，从而避免样品浓度过大对后续分析造成的影响；此时，冷阱/聚焦管已经在2.3.1的等待和就绪阶段稳定在分析方法设置的低温制冷状态温度或者其他温度，如设置为-30℃。

冷阱/聚焦管模式：如果仪器在该种状态下使用的是空的洁净的采样管，同时保持采样管不加热和冷阱/聚焦管设置较高的温度（冷阱/聚焦管的老化温度），可以通过此方式对冷阱/聚焦管进行老化。通过老化，使用辅助气连续不断的吹扫冷阱/聚焦管，用较长时间的高温烘烤来清除残留的污染物，可以使之恢复到较好的状态，确保不会影响后续分析

2.3.5 二次解吸（冷阱/聚焦管解吸_脱附）与进样

该过程即是样品在高温下从冷阱/聚焦管上解吸附，并通过载气引入气相色谱仪器进样口的过程（一些厂家的设计中，二次解吸过程和进样过程是分开的，先进行二次解吸之后再进样）。此时仪器的流路为：

相比较上一阶段，首先仪器内部的六通阀转动（复位），同时气路切换阀SV1也进行了切换，气路连接方式发生了改变，冷阱/聚焦管被串入气相色谱仪的载气流路。此时的仪器二次解吸流路和进样流路为（上图红色粗线）：气相色谱仪载气→气路切换阀SV1→六通阀（4-3）→冷阱/聚焦管→六通阀（1-2）→连接热解吸装置与气相色谱的传输线→气相色谱仪进样口。通过该流路，冷阱/聚焦管内的样品解吸附，通过气相色谱仪载气带入气相色谱仪进样口。需要特殊说明的是，以上操作（二次解吸附和进样）可以同时进行的原因是冷阱/聚焦管可以快速升温到解吸温度（如350℃）。

在上述六通阀转动（复位）后，辅助气会关闭，已经解吸的采样管会被退回样品盘，同时采样管加热装置开始降温。在二次解吸和进样完成后，冷阱/聚焦管降温到初始设置温度，载气切换阀SV1复位，此时，仪器回复到初始的就绪阶段，等待下一次分析。

2.3.6 采样管的老化与冷阱/聚焦管的老化

详细内容可以参考2.3.3项中的采样管老化模式和2.3.4项中的冷阱/聚焦管模式。

与解吸和进样阶段相比，采样管的老化阶段与冷阱/聚焦管的老化阶段应持续更长时间，采用更大流量并且将采样冷阱/聚焦管加热到相当高的温度（不超过两者内部吸附剂可以使用的最高温度）。

3 二次热解吸的更多内容

3.1 二次热解吸的冷阱/聚焦管

根据挥发性和半挥发性组分从采样管中解吸之后是否再进行冷聚焦浓缩，将热脱附装置分为一次热解吸装置和二次热解吸装置。对于二次热解吸装置，完成样品采集之后，将采样管按照要求正确安装在热解吸仪器上；通过一次解吸使采样管在高温下将吸附的样品释放出来；采样管中吸附的样品释放出来之后被带入低温冷阱进行二次浓缩和富集。一般而言，冷阱/聚焦管内装填的吸附剂与采样管中吸附剂相同，体积更小且可以迅速升温。一些厂家可以提供不同的材料和功能的冷阱，见下图：

3.2 二次热解吸的功能扩展

二次热解吸主要的步骤包括等待和就绪、加压和检漏、干吹、一次解吸（采样管解吸_脱附）、冷阱/聚焦管富集、二次解吸（冷阱/聚焦管解吸_脱附）、进样、老化等。以上步骤主要针对于采样管采样，一些厂家可以为热解吸装置添加在线空气采样附件，实现热解吸功能的扩展。在线空气采样可使热解吸_热脱附仪直接监测环境大气、气体采样装置（例如采样罐、采样袋等）中的挥发性有机物。具体的操作方式是使用精密控制的采样泵泵从环境大气、采样袋和采样罐中直接抽取样品，不使用采样管，将样品直接在冷阱/聚焦管上进行吸附和浓缩。完成上述步骤之后，直接对冷阱/聚焦管进行解吸并进样。具体的仪器的外观视图和仪器流路见下图（仪器外观和流路无关，仅用以示意）：

具有在线采样功能的热解吸装置在环境监测中使用广泛，其优点是可以连续不间断监测有害化学气体和挥发性有机物等。有介于此，一些厂家还推出了具有双冷阱热解吸_热脱附装置，双冷阱可以交替工作，从而实现在线空气样品的 100％数据采集。下图是Markesinternational（玛珂思国际）的TT24-7xr。