专利名称：调制色谱柱出口压力或流量提高检测灵敏度的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种调制色谱柱出口压力或流量提高检测灵敏度的装置及方法，属于色谱仪检测的改进技术。
背景技术：
如何提高色谱仪检测灵敏度一直是色谱工作者不断努力研究的技术领域。对检测灵敏度提高的研究目前主要集中在检测器、样品前处理的装置和色谱仪上。虽然色谱仪检测器的检测灵敏度在不断地提高，使色谱仪成为对痕量物质进行分离和检测的最有效的分析仪器之一。但在实际工作中越来越多的研究对象对色谱仪检测器灵敏度提出了更高的要求，而现有色谱仪检测器的灵敏度很难达到这一要求，所以需要有更多、更好的方法和装置进一步提高色谱仪的检测灵敏度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调制色谱柱出口压力或流量提高检测灵敏度的装置及方法，该装置和操作过程简单，能够有效提高色谱仪的检测灵敏度。
本发明是通过下述技术方案加以实现的。一种基于调制色谱柱出口压力或流量提高色谱仪检测灵敏度的装置，其特征在于，在色谱柱3的出口端至检测器10进口之间的管线上设置浓缩柱4，浓缩柱4的长度由分析样品组分中谱带最宽的色谱峰确定；色谱柱3出口与浓缩柱4的进口之间连接管线上设置一条旁路6，该旁路6连接调制器5，该调制器5设有与气源1出口的连接管线9，设有与色谱柱3入口的连接管线7，构成反馈回路；设有与检测器10入口的连接管线8，构成反馈回路。
上述的浓缩柱可为惰性柱或普通的色谱柱。
上述的调制器包括压力调节阀和流量调节阀组成。
采用上述装置实现调制色谱柱出口压力和流量的方法，其过程特征包括以下过程当色谱柱流出的样品组分进入浓缩柱后，调节调制器的压力或流量调节阀，提高浓缩柱的压力或流量，同时分别开启反馈气路阀门，保证色谱柱入口与出口的压差与提高浓缩柱压力前的压差不变；保证检测器的载气流量与提高浓缩柱压力前的载气流量不变；进入浓缩柱的样品组分被压缩在更小的体积单元内，样品被更迅速地送入检测器中，从而获得更高的检测灵敏度。
下面对本发明作详细说明本发明的实施方案是在气相色谱仪色谱柱出口和检测器连接位置，增加一段长度适当的浓缩柱，该浓缩柱的长度必须能够容纳样品组分中谱带展宽最大的组分。在色谱柱出口和浓缩柱连接部位同时连接有压力或流量调制装置。该装置可以独立对浓缩柱的压力和流量进行控制。为了避免浓缩柱压力、流量的变化对分析柱和检测器产生影响，压力、流量调制器也分别与色谱柱入口和检测器入口处连接有反馈气路管线。反馈气路可以对分析柱和检测器上压力、流量进行补偿控制，以保证当浓缩柱的压力或流量发生变化时，分析柱和检测器的压力或流量维持不变。当样品组分完全流入浓缩柱后，压力、流量调制装置迅速提高浓缩柱的压力或流量。压力或流量增加后在浓缩柱上的样品组分会被压缩到更小的体积内，样品浓度得到相应提高，同时样品组分也会被以更快的速度吹扫进入检测器。对于浓度型检测器，由于进入检测器的样品组分浓度得到提高，所以检测器的检测灵敏度得到相应的提高。对质量型检测器，不仅存在样品浓度提高而使检测器灵敏度得到提高的效应；同时由于样品组分以更快的速度流入检测器，使单位时间内流入检测器的样品组分质量得到显著增加，结果质量型检测器的检测灵敏度会得到更大的提高。反馈装置的使用可以避免在调制浓缩柱压力或流量时，造成对分析柱和检测器的压力、流量波动，并维持它们处于基本不变的状态，从而保证分析柱的正常分析和检测器的正常检测。
本发明的优点在于，该方法不仅适用于质量型检测器，也适用于浓度型检测器，在实施过程中，不需对现有色谱仪进行大的改动；仅需设置浓缩柱和调制器。通过调制器装置可以显著提高色谱仪检测器的灵敏度。该方法的实施特别适用于痕量物质的检测。
图1为本发明装置结构框图。
图中1-气源、2-进样器、3-色谱柱、4-浓缩柱、5-调制器、6-浓缩柱控制管线、7-色谱柱反馈管线、8-检测器反馈管线、9-调制器气源管线、10-检测器。
图2为发动机排放尾气以现有方法分析得到的谱图。
图3为发动机排放尾气以本发明方法分析得到的谱图。
图4为庚酸样品以现有分析方法得到的分析谱图。
图5为庚酸样品以本发明方法分析得到的谱图。
谱图中横坐标为色谱保留时间(min)，纵坐标为色谱组分在检测器上的响应(pA)。
具体实施例方式
实施例一操作条件气相色谱柱HP-5，30m×0.32mm×0.25μm检测器FID，温度250℃柱温程序升温65℃保持4min，以15℃/min升温至280℃进样器分流进样，分流比1∶1，温度250℃样品内燃机发动机排放尾气(含痕量饱和烃、芳烃等环境污染物质)进样量100μL在正常操作条件下，色谱柱出口端载气流量为1mL/min，色谱分析结果显示，谱峰都呈现扁平峰，检测灵敏度低，见图2。
使用调制器，色谱柱3HP-5，24m×0.32mm×0.25μm、浓缩柱4HP-5，6m×0.32mm×0.25μm。当运行时间在4.58min时，在正常操作条件下保留时间在4.6-4.98min之间的组分完全进入浓缩柱，此时通过调制器5对浓缩柱4的流量进行控制，流量调高至5ml/min。结果进入浓缩柱的组分检测灵敏度都得到了相应的提高，灵敏度提高3-6倍，见图3。
实施例二操作条件气相色谱分析柱HP-5，30m×0.32mm×0.25μm检测器FID，温度250℃柱温程序升温65℃保持4min，以15℃/min升温至280℃进样器分流进样，分流比1∶20，温度250℃样品庚酸进样量0.2μL在正常操作条件下，色谱柱出口端载气流量为1ml/min，色谱分析结果显示，谱峰呈现伸舌峰，检测灵敏度低，见图4。
使用调制器，色谱柱3HP-5，24m×0.32mm×0.25μm、浓缩柱4HP-5，6m×0.32mm×0.25μm。当运行时间在8.1min时，在正常操作条件下保留时间在8.6min的庚酸完全进入了浓缩柱，此时通过调制器5对浓缩柱4的流量进行控制，将流量调高至5mL/min。结果进入浓缩柱的组分检测灵敏度都得到了相应的提高，灵敏度提高了8倍。见图5。
权利要求
1.一种基于调制色谱柱出口压力或流量提高色谱仪检测灵敏度的装置，其特征在于，在色谱柱3的出口端至检测器10进口之间的管线上设置浓缩柱4，浓缩柱4的长度由分析样品组分中谱带最宽的色谱峰确定；色谱柱3出口与浓缩柱4的进口之间连接管线上设置一条旁路6，该旁路6连接压力和流量调节器5，该调节器5设有与气源1出口的连接管线9，设有与色谱柱3入口的连接管线7，构成反馈回路；设有与检测器10入口的连接管线8，构成反馈回路。
2.按权利要求1所述的基于调制色谱柱出口压力或流量提高色谱仪检测灵敏度的装置，其特征在于浓缩柱为惰性柱或普通色谱柱。
3.按权利要求1所述的基于调制色谱柱出口压力或流量提高色谱仪检测灵敏度的装置，其特征在于调制器包括压力调节阀和流量调节阀组成。
4.一种采用权利要求1所述的装置实现基于调制色谱柱出口压力或流量提高色谱仪检测灵敏度的方法，其过程特征包括以下过程当色谱柱流出的样品组分进入浓缩柱后，调节调制器的压力调节阀，提高浓缩柱的压力或流量，同时分别开启反馈气路阀门，保证色谱柱入口与出口的压差与提高浓缩柱压力前的压差不变；保证检测器的载气流量与提高浓缩柱压力前的载气流量不变；进入浓缩柱的样品组分被压缩在更小的体积单元内，样品被更迅速地送入检测器中，从而获得更高的检测灵敏度。
全文摘要
本发明公开一种调制色谱柱出口压力或流量提高检测灵敏度的装置及方法，属于色谱仪检测的改进技术。所述的装置是在色谱柱的出口至检测器间设置浓缩柱和调制器，又设有反馈管线。所述的方法过程是当组分进入浓缩柱后，提高浓缩柱的压力或流量，使进入浓缩柱的样品组分被压缩在更小的体积单元内，样品被更迅速地送入检测器中，从而获得更高的检测灵敏度。本发明的优点在于该方法不仅适用于质量型检测器，也适用于浓度型检测器，在实施过程中，不需对现有色谱仪进行大的改动；仅需设置浓缩柱和调制器。通过调制器装置可以显著提高色谱仪检测器的灵敏度。该方法的实施特别适用于痕量物质的检测。
文档编号G01N30/32GK1632564SQ200410094028
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者范国梁, 宋崇林, 宋威 申请人:天津大学