一种气相色谱分离系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于气体检测领域，公开了一种气相色谱分离系统，包括六通阀，以及通过管道分别与六通阀连通的：吸附热脱附装置、采样泵、微型柱箱、进样管、载气接入管，微型柱箱内设有毛细管柱；六通阀内设有六个接口，上述设备分别通过管道与六通阀的不同接口连通。本实用新型设备整体体积较小，便于携带；在无需相关辅助设备的情况下，便能够对待测物进行采样、进样和分离，在实时和在线检测中具有很大的优势；将色谱柱置于微型柱箱，微柱箱体积小，加热速度快，能耗小，可以应用于实时在线测量领域，响应速度快，有利于应对和处理突发事件。
【专利说明】一种气相色谱分离系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及气体检测领域，特别涉及一种气相色谱分离系统。
【背景技术】
[0002] 传统实验室气相色谱仪是利用色谱分离原理，进行混合物的分离和检测，主要包 括进样器、柱恒温箱、检测器和控制系统等部分。
[0003] 第一，实验室气相色谱仪主要采用微量注样器对样品实行进样分析。在对环境气 体、液体进行分析时，需要使用采样器进行采样之后才能进样分析。在分析低浓度样品时， 需要浓缩采样器、热解析仪等仪器和附件对样品进行浓缩、热解析之后才能进样分析。
[0004] 第二，实验室气相色谱仪是将色谱柱置于大体积的柱恒温箱中，并使用加热丝对 其进行加热。这种方式导致实验室气相色谱仪体积过大，升温速率有限，并且需要较大的功 率才能满足实验测试要求。
[0005] 综上所述，实验室气相色谱仪大部分应用需要和其他仪器或附件配合使用，并且 具有体积大、功耗高等不足。这些特点限制了实验室气相色谱仪的应用范围，不利于小型化 设计，不能满足便携式实时和在线检测的需求。 实用新型内容
[0006] (一）要解决的技术问题
[0007] 本实用新型要解决的技术问题是：为解决现有实验室气相色谱仪需要预先利用多 套设备对待检测气体进行处理，预处理设备较多，导致整套实验室气相色谱仪的体积较大， 携带性较差的问题。
[0008] (二）技术方案
[0009] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气相色谱分离系统，包括六通阀， 以及通过管道分别与所述六通阀连通的吸附热脱附装置、采样泵、微型柱箱、进样管、载气 接入管，所述微型柱箱内设有毛细管柱；所述六通阀内设有六个接口，包括：第一接口、第 二接口、第三接口、第四接口、第五接口和第六接口，所述第一接口与载气接入管连通，所述 第二接口与微型柱箱的毛细管柱入口连通，所述毛细管柱的出口连接有检测器连接管，所 述第三接口、第六接口分别与吸附热脱附装置的入口和出口连通，所述第四接口与进样管 连通，所述第五接口与采样泵的入口连通，所述采样泵的出口连接有出样管。
[0010] 其中，还包括外箱和连接在外箱顶部的上盖，所述六通阀和微型柱箱均位于外箱 内，所述吸附热脱附装置、采样泵、进样管、出样管、载气接入管和检测器连接管均连接在外 箱上。
[0011] 其中，所述吸附热脱附装置包括：吸附管、加热模块和风扇，所述加热模块安装在 吸附管上，所述风扇正对所述吸附管，所述吸附管的两端分别为吸附热脱附装置的入口和 出口。
[0012] 其中，所述第一接口与载气接入管之间的管路上还设有压力传感器和压力控制 器。
[0013] 其中，所述第五接口与采样泵之间的管道上还设有流量控制器和第一电磁阀，所 述流量控制器与采样泵连接。
[0014] (三）有益效果
[0015] 上述技术方案具有如下优点：本实用新型一种气相色谱分离系统通过六通阀将气 相色谱分离系统的各部件连接起来，并将各部件集中安装在外箱上，设备整体体积较小，便 于携带；在无需相关辅助设备的情况下，便能够对待测物进行分离，在实时和在线检测中具 有很大的优势；通过调节六通阀各接口的连通状态以及相应管路上电磁阀的通断状态，实 现了不同操作过程间的快速切换，切换速度快；将色谱柱置于微型柱箱，微柱箱体积小，力口 热速度快，能耗小，可以应用于实时在线测量领域，响应速度快，有利于应对和处理突发事 件。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本实用新型一种气相色谱分离系统的立体结构图；
[0017] 图2是本实用新型一种气相色谱分离系统的内部结构示意图；
[0018] 图3是本实用新型一种气相色谱分离系统在吸附、热脱附、分析状态下的内部结 构示意图；
[0019] 图4是本实用新型一种气相色谱分离系统在进样状态下的内部结构示意图。
[0020] 其中，1、上盖；2、吸附热脱附装置；3、采样泵；4、流量控制器；5、外箱；6、压力传感 器；7、压力控制器；8、进样管；9、六通阀；91、第一接口；92、第二接口；93、第三接口；94、第 四接口；95、第五接口；96、第六接口；10、六通阀阀箱；11、第二电磁阀；12、微型柱箱；13、 第一电磁阀；14、浓缩装置连接管；15、风扇；16、吸附管；17、加热模块；18、出样管；19、载 气接入管；20、检测器连接管。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下 实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0022] 图1所示为本实用新型一种气相色谱分离系统的立体结构示意图，外箱5顶部连 接有上盖1，外箱5内部安装有六通阀9、微型柱箱12、第一电磁阀13和第二电磁阀11，外 箱5上连接有：吸附热脱附装置2、采样泵3、进样管8、出样管18、载气接入管19和检测器 连接管20等，其中，吸附热脱附装置2的出口和入口均通过浓缩装置连接管14与六通阀9 连接。整套装置结构紧凑，体积较小，方便携带到事发现场进行检测。
[0023] 图2为本实用新型一种气相色谱分离系统的内部结构示意图，六通阀9外设有六 通阀阀箱10,六通阀9包括六个接口，第一接口 91与载气接入管19连通，第二接口 92与微 型柱箱12的毛细管柱入口连通，毛细管柱的出口与检测器连接管20连通，第三接口 93、第 六接口 96分别与吸附热脱附装置2的入口和出口连通，第四接口 94与进样管8连通，第五 接口 95与采样泵3的入口连通，采样泵3的出口与出样管18连通。
[0024] 当然，本实用新型也可以采用电驱动的六通阀9,此时不设第二电磁阀11，直接将 电源线连接至控制系统即可。
[0025] 本实用新型一种气相色谱分离系统的吸附热脱附装置2包括：吸附管16、加热模 块17和风扇15,加热模块17安装在吸附管16上，风扇15正对吸附管16,吸附管16的两 端分别为吸附热脱附装置2的入口和出口。第一接口 91与载气接入管19之间的管路上还 设有压力传感器6、压力控制器7。第五接口 95与采样泵3之间的管道上还设有流量控制 器4和第一电磁阀13,流量控制器4与采样泵3连接。第二电磁阀11的出气口与六通阀驱 动气入口相连。
[0026] 另外，上述压力传感器6、压力控制器7、流量控制器4、电磁阀等都通过控制系统 进行控制。
[0027] 本实例可实现五路温度测量/控制、一路压力传感、一路压力控制、两路电磁阀控 制、一路抽气泵控制、一路气体流量控制和一路风扇15开关控制。其中，压力传感、压力控 制和电磁阀的控制根据需要可拓展至多路。
[0028] 其中，五路温度测量/控制包括：微型柱箱12温控，可控制范围为（室温? 300) °C，优选控制范围为（室温+10?240) °C，控制精度为±0. 1°C ;吸附热脱附装置2温 控，可控制范围为（室温?350) °C，优选控制范围为（40?350) °C，控制精度为±3°C ;进 样管8、六通阀阀箱10、浓缩装置连接管14的温控各一路，可控制范围为（室温?160) °C， 优选控制范围为（40?140) °C，控制精度为±2°C。
[0029] 其中，流量控制器4的气体流量可控制范围为（0?200)mL/min，优选控制范围为 (20 ?150)mL/min。
[0030] 本实用新型一种气相色谱分离系统的一个工作循环主要包括准备、吸附、热脱附、 进样、分析五个阶段：
[0031] (1)准备阶段，在控制系统的控制下，设定并调整好载气压力和各控温模块的控 制，使系统运行稳定；
[0032] (2)吸附阶段，如图3所示，开启第一电磁阀13、流量控制器4和采样泵3,样品经 "进样管8-第四接口 94-第三接口 93-吸附热脱附装置2-第六接口 96-第五接口 95 -第一电磁阀13 -流量控制器4 -采样泵3"过程实现采样并被吸附管16内的吸附剂 吸附；
[0033] (3)热脱附阶段，对吸附管16进行加热，吸附剂吸附的样品在高温下进行脱附；
[0034] (4)进样阶段，在保持吸附管16继续加热的同时，开启第二电磁阀11，切换六通阀 9流路，至图4所示状态。载气经"第一接口 91 -第六接口 96 -吸附热脱附装置2 -第三 接口 93 -第二接口 92 -微型柱箱12"流路将脱附的样品带入微型柱箱12的毛细管柱内；
[0035] (5)分析阶段，关闭第二电磁阀11，切换六通阀9流路，至图3所示状态。载气经 "第一接口 91 -第二接口 92 -微型柱箱12"流路，完成进入微型柱箱12毛细管柱内样品 的后续分析。
[0036] 上述工作循环的五个阶段由控制系统控制完成，实现过程的自动化和可视化，并 且通过载气压力和微型柱箱12温度等参数的调节，可以实现不同待测物质的分离，并优化 分离效果和调整分离时间；通过对吸附时间、热脱附温度、热脱附时间、进样时间进行控制， 可以实现待测物质采样量和进样量的调节；通过将吸附管16换成无吸附剂的定量管，测试 模式可以由浓缩进样轻松调整为直接进样。
[0037] 本实用新型是基于色谱分离原理对混合物进行采样、进样和分离的复合系统，主 要关键点包括：
[0038] (1)本实用新型集成了采样系统、进样系统、浓缩系统和色谱分离系统等功能模 块。将这些功能集成于一体，有助于系统的小型化和便携化，在不用相关辅助设备的情况 下，便能够对待测物进行分离，在实时和在线检测中具有很大的优势。
[0039] (2)本实用新型是将毛细管柱置于微型柱箱12中，改变了传统色谱仪将色谱柱置 于较大体积的柱恒温箱的方式，大大缩小了色谱分离系统的体积，极大地降低了加热功率， 并具有控温精度好、加热速度快等特点，使其能够应用于便携式设备。
[0040] (3)本实用新型包括五路温度测量和控制，样品从进样管8进入系统到色谱柱出 口部分均能实现温度控制，能够有效控制分析过程中因冷点而增大检测误差的情况。
[0041] (4)本实用新型的采样系统主要包含了流量控制器4和采样泵3,能够实现采样的 流量控制，并据此进行采样体积计算和后续的定量分析。
[0042] 由以上实施例可以看出，本实用新型具有模块化设计、功耗低、体积小、重量轻等 特点，拥有良好的便携性能；具有分析浓度宽、检测限低、重复性好、易操作、分析范围广、分 析速度快等特点，能够对挥发性有机物进行浓缩进样和分离，能够进行定性和定量的全面 多角度分析。该气相色谱分离系统可以和氢火焰离子化检测器、热导检测器、质谱检测器等 多种检测器配合使用，可实现物质的快速进样、分离和检测。这些优点使本实用新型气相色 谱分离系统能够实现待测物的有效监测和评价，在便携式在线、实时、快速检测等方面具有 广泛的应用前景，比如石油、化工、矿业等工业环境的实时监测，大气、水体、土壤、室内环境 等环境质量的动态监测，食品、药品、农业等行业有机物农药残留检测，突发性事件处理、疾 病预防和控制等领域。
[〇〇43] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改 进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种气相色谱分离系统，其特征在于，包括六通阀，以及通过管道分别与所述六通阀 连通的吸附热脱附装置、采样泵、微型柱箱、进样管、载气接入管，所述微型柱箱内设有毛细 管柱； 所述六通阀内设有六个接口，包括：第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接 口和第六接口，所述第一接口与载气接入管连通，所述第二接口与微型柱箱的毛细管柱入 口连通，所述毛细管柱的出口连接有检测器连接管，所述第三接口、第六接口分别与吸附热 脱附装置的入口和出口连通，所述第四接口与进样管连通，所述第五接口与采样泵的入口 连通，所述采样泵的出口连接有出样管。
2. 如权利要求1所述的气相色谱分离系统，其特征在于，还包括外箱和连接在外箱顶 部的上盖，所述六通阀和微型柱箱均位于外箱内，所述吸附热脱附装置、采样泵、进样管、出 样管、载气接入管和检测器连接管均连接在外箱上。
3. 如权利要求1所述的气相色谱分离系统，其特征在于，所述吸附热脱附装置包括：吸 附管、加热模块和风扇，所述加热模块安装在吸附管上，所述风扇正对所述吸附管，所述吸 附管的两端分别为吸附热脱附装置的入口和出口。
4. 如权利要求1所述的气相色谱分离系统，其特征在于，所述第一接口与载气接入管 之间的管路上还设有压力传感器和压力控制器。
5. 如权利要求1所述的气相色谱分离系统，其特征在于，所述六通阀的驱动方式为气 体驱动或电驱动。
6. 如权利要求1所述的气相色谱分离系统，其特征在于，所述第五接口与采样泵之间 的管道上还设有流量控制器和第一电磁阀，所述流量控制器与采样泵连接。
【文档编号】G01N30/06GK203870078SQ201420222141
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】周加才, 王勇恒, 崔欢, 谢志行, 王振华 申请人:北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司