专利名称：一种适用于分析封闭系统中气体或液体样品的方法
技术领域：
本发明涉及一种用固相微萃取装置分析封闭系统中气体或液体的方法，尤其是不破坏系统中的原有氛围，浓缩和分析封闭系统中的气体或液体成分。
背景技术：
传统的分析方法有的是从实际样品中取出部分带到实验室，经过洗涤，分离，浓缩，萃取，反应，等许多步骤测定其成分，不但费时费力，还需要大量的样品和反应试剂；有的是把大量样品抽出到洗涤，浓缩装置，使待测成分富集到可以测出的浓度；有的需要把样品引出到参比池，虽然可以测到痕量成分但也需要原样品是稳定且流动的；在分析样品时有的方法是将其引入分析物浓度测量装置，借助红外线或喇曼光谱测量法测定，或者用光线照射检测其反射或透射光，通过光量与物质浓度的关系测定其浓度；有的经过显色反应，氧化还原反应等处理，利用磁学，比色法，或电化学法测定其成分和含量；有的是用一种含探针反应器的装置，使样品与反应器接触并进行相关反应，通过分析反应结果测定原样成分。这些分析方法存在的问题是设备繁多，结构复杂，降低了使用的容易程度并增加了制造成本；取得样本和检验样本的过程包含繁琐复杂的程序；只能检测单一或特定组分，且灵敏度比较低；几乎所用的采样和分析方法都会破坏原有系统或样品，而且不能监测系统中某一状态的成分。
发明内容
为了克服现有的分析气体或液体的方法不能有效的分析封闭系统中的样品，本发明的目的在于提供一种适用于分析封闭系统中气体或液体成分的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是直接用固相微萃取器的探针护套插入封闭系统，推动调节杆，伸出萃取头，利用其表面巨大的表面积和活性基团富集样品中的靶成分；或者将固相微萃取器的探针护套加上电压插入封闭系统中，伸出导电的萃取头作为工作电极，同时将电源另一极接在可导电的封闭系统外壁，或接在伸入样品的惰性导体上，作为对电极，封闭系统中的气体或液体中的靶成分通过范德华力和静电力吸附在萃取头上；吸附充分后，拉动调节杆把萃取头缩进探针护套，拔出封闭系统，最后借助检测仪器分析其成分；当现场无检测仪器时，用硅胶垫把探针护套顶端封住，封闭吸附的气体，低温保存以备后测。
所述的封闭系统为封闭的容器，装置；尤其是精密仪器，有危险的、有辐射的系统或生物体。
所述的探针护套，顶端为平面或斜面，便于刺破采样口，保护内部的萃取头。
所述的萃取头为导电的石墨纤维，活性炭纤维，聚合物纤维或金属及其氧化物。
本发明具有的有益效果是采样时不必打开容器，不破坏原始的样品系统，保证检测的真实性；同时采样后直接检测，不需任何前处理，排除其他干扰，也避免了使用萃取液的二次污染问题；在不通电的情况下直接利用等离子体处理过的萃取头表面巨大的表面积和活性基团富集样品中的目标分析物，在通电的情况下利用萃取头本身的物理性质和表面的静电力两种作用吸附目标分析物，从而有效的分析气体或液体中痕量的极性，非极性的有机，无机成分，金属离子或有机金属盐；该方法扩大了吸附气体的范围，降低了装置的成本，且所用装置结构简单，操作方便，由于只吸附靶分子，封闭系统中的气体或液体体积改变可以忽略，不会引入新的成分而破坏待测物的原始系统氛围。
图1是本发明的工作示意图；图2是在封闭系统内部工作中的萃取头放大图；图3是应用本发明不通电情况分析封闭容器中的气体成分的气相色谱谱图。
图4是应用本发明不通电情况分析封闭容器中的气体成分的气相色谱谱图。
图5是应用本发明通电情况分析封闭容器中含苯酚的液体样品的气相色谱谱图。
图中1、调节杆，2、手柄支架，3、握柄，4、探针护套，5、萃取头，6、内有待测气体或液体的封闭系统，7、不锈钢导线，8、参比电极，9、可调直流电源，10、万用表，11、导线。
具体实施例方式
下面结合附图和实例对本使用新型进一步说明。
如图1所示，将握柄3放置在封闭系统上，使整个萃取器处于稳定状态，推动调节杆1利用手柄支架2定位萃取头；把固相微萃取器(自制萃取头)的探针护套4插入内有待测气体或液体的封闭系统6，伸出萃取头5利用其表面巨大的表面积和活性基团富集样品中的靶成分；或者将固相微萃取器的探针2护套4与直流电源9的正极或负极相连，加上0.5-3.0V的电压，将可导电的萃取头5伸入样品中作为工作电极，同时将打磨抛光后的不锈钢导线7作为对电极接导线11连在可调直流电源9的另一极(负极或正极)作为对电极使系统中的电流形成回路。对电极接在导电的密闭系统外罩或是插入不导电的内有待测气体或液体的封闭系统6内的样品中。萃取头5本身具有巨大的比表面积和活性基团，对周围的分子有吸引力；而通电使其表面聚集了大量的电荷，具有一定电势，带相反电荷的粒子在静电力的作用下被吸引，增加了分析物在萃取头上和周围样品中的浓度差，内有待测气体或液体的封闭系统6中的气体或液体中的带相反电荷的粒子在的范德华力和静电力的双重作用下吸附在萃取头5上。随着萃取头5周围的目标成分浓度下降，稍远一些的目标成分又会扩散到萃取头5周围，继续被萃取头5吸附。如果条件允许，可在样品中同时加上参比电极8配合万用表10监测工作电极5的实际电势，必要时调节可调直流电源9防止液体样品中的水分子电解；分析液体时，可以在待分析液体中加入一定的无机盐制成电解液增加液体导电性，待吸附充分后，拉动调节杆1把萃取头5缩进探针护套4，拔出内有待测气体或液体的封闭系统6，最后借助检测仪器分析其成分；当现场无检测仪器时，用硅胶垫把探针护套4顶端封住，封闭吸附的靶分子，以备后测。
如图2所示，握柄3采样时可使萃取器竖直固定于采样口或进样口上，同时便于手握操作；探针护套4，顶部为斜面，用于刺破容器小孔，而保护内部碳纤维不受挤压、刮擦；碳纤维等有导电和吸附性能的萃取头5；将固相微萃取装置(自制的萃取头)的探针护套4(直径0.65mm，头部平面或斜面)插入内有待测气体或液体的封闭系统6，然后推动调节杆1伸出萃取头或缩进；，伸出萃取头5，自制的萃取头的制备方法，将萃取纤维(直径0.1～0.6mm)放入等离子体发生器不锈钢导线的负极上，导电棒接正极，电压设置在8-20kV，在接通电源后萃取纤维在等离子体发生器中被等离子体处理1min～150min，利用低温等离子体对材料表面进行氧化、变性，蚀刻，或者沉淀涂层等处理。经等离子体处理过的纤维具有很强的吸附能力，被截成10mm～12mm的小段，将小段的端部削尖后涂上耐高温的环氧硅胶，然后粘插在固相微萃取的支架上，制成萃取器的萃取纤维，该纤维可导电，耐酸碱或有机溶剂的腐蚀，使用寿命长，吸附量大。
图3所示的实施例中用微量注射器打入封闭瓶中一定量苯系物和四种醇类，稳定一段时间后用自制萃取纤维的固相微萃取器吸附，后在带氢火焰离子检测器的气相色谱上脱附分析的谱图。
图4所示的实施例中用自制萃取纤维的固相微萃取器吸附黑色橡胶的挥发产物，后在气相色谱及氢火焰离子检测器分析的谱图。
图5是应用本发明不通电和通电情况下分析封闭容器中含苯酚的液体样品的气相色谱谱图的比较，其中A是没有通电的情况，B是萃取头作为工作电极接1.5V电源的负极，不锈钢导线接电源正极。
权利要求
1.一种适用于分析封闭系统中气体或液体成分的方法，其特征在于直接用固相微萃取器的探针护套插入封闭系统，推动调节杆，伸出萃取头，利用其表面巨大的表面积和活性基团富集样品中的靶成分；或者将固相微萃取器的探针护套加上电压插入封闭系统中，伸出导电的萃取头作为工作电极，同时将电源另一极接在可导电的封闭系统外壁，或接在伸入样品的惰性导体上，作为对电极，封闭系统中的气体或液体中的靶成分通过范德华力和静电力吸附在萃取头上；吸附充分后，拉动调节杆把萃取头缩进探针护套，拔出封闭系统，最后借助检测仪器分析其成分；当现场无检测仪器时，用硅胶垫把探针护套顶端封住，封闭吸附的气体，低温保存以备后测。
2.根据权利要求1中所述的一种适用于分析封闭系统中气体或液体成分的方法，其特征在于所述的封闭系统为封闭的容器，装置；尤其是精密仪器，有危险的、有辐射的系统或生物体。
3.根据权利要求1中所述的一种适用于分析封闭系统中气体或液体成分的方法，其特征在于所述的探针护套，顶端为平面或斜面，便于刺破采样口，保护内部的萃取头。
4.根据权利要求1所述的一种适用于分析封闭系统中气体或液体成分的方法，其特征在于所述的萃取头为导电的石墨纤维，活性炭纤维，聚合物纤维或金属及其氧化物。
全文摘要
本发明公开了一种适用于分析封闭系统中气体或液体成分的方法。把固相微萃取器的探针护套插入封闭系统，利用其表面巨大的表面积和活性基团富集样品中的靶成分；或者将探针护套加上电压插入封闭系统中，伸出的萃取头作为工作电极，将电源另一极接在可导电的封闭系统外壁或接在伸入样品的惰性导体上，作为对电极，封闭系统中的气体或液体中的靶成分通过范德华力和静电力吸附在萃取头上。吸附充分后，拉动调节杆把萃取头缩进探针护套，借助检测仪器分析其成分。本发明操作简单，价格低廉，不需繁杂的仪器设备，不破坏系统中的原有氛围，可以准确的分析封闭系统中的气体或液体样品。
文档编号G01N1/34GK1967240SQ200610154818
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月23日 优先权日2006年11月23日
发明者吴祖成, 罗凡, 康颖, 丛燕青, 陶萍, 周德惠, 谭云 申请人:浙江大学, 中国工程物理研究院总体工程研究所