一种二维气相色谱仪系统及应用其的检测方法与流程

本发明涉及气相色谱仪技术领域，特别是涉及一种二维气相色谱仪系统及应用其的检测方法。

背景技术：

气相色谱仪在火灾调查、石油、化工、生物化学、医药卫生、食品工业、环保等方面应用很广。它除用于定量和定性分析外，还能测定样品在固定相上的分配系数、活度系数、分子量和瑞盛比表面积等物理化学常数。是一种对混合气体中各组成成分进行分析检测的仪器。

现在市场针使用的气相色谱仪如需进行检测，通常需要和质谱仪联用才可获取较为准确的结果，而质谱仪造价昂贵。

技术实现要素：

本发明提供一种二维气相色谱仪系统及应用其的检测方法。具体技术方案如下：

一种二维气相色谱仪系统，包括：第一气相色谱仪、等离子体装置和第二气相色谱仪；所述等离子装置用于设置在所述第一气相色谱仪和第二气相色谱仪之间，使所述第一气相色谱仪和第二气相色谱仪相连通；

其中：

所述第一气相色谱仪，用于接收样品，并进行分离；

等离子体装置，包括：绝缘管体、第一环电极、第二环电极和第三环电极；其中：所述第一环电极、第二环电极和第三环电极套设在所述绝缘管体上，且沿所述绝缘管体的长度方向依次间隔设置；所述第一环电极和第三环电极用于接地，所述第二环电极用于接高频交流电源，以在所述第一环电极和第三环电极之间形成等离子体反应区；

所述第二气相色谱仪，用于接收经过所述等离子体装置裂解后的样品，并进行分离。

本发明所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述绝缘管体为熔融石英管。

本发明所述的二维气相色谱仪系统，优选地，还包括：

转向阀，设置在所述第一气相色谱仪和所述等离子体装置之间，用于接通所述第一气相色谱仪和所述等离子体装置或接通所述第一气相色谱仪和大气。

本发明所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述第一气相色谱仪包括：

进样装置，用于接收所述样品；

第一色谱柱，与所述进样装置相连接，用于对所述样品进行分离；

第一检测装置，与所述第一色谱柱相连接，用于获得第一样品信息；

优选地，所述第一样品信息包括第一保留时间。本领域技术人员可以理解，所述第一保留时间，即为待测样品从进样至第一色谱柱到出现峰最大值所需的时间。

本发明所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述第二气相色谱仪包括：

第二色谱柱，用于与所述等离子体装置相连接，并对经过所述等离子体装置裂解后的样品进行分离；

第二检测装置，与所述第二色谱柱相连接，用于对经过第二色谱柱分离的样品进行检测，以获得第二样品信息。

优选地，所述第二样品信息包括第二保留时间、碎片信息、碎片信号强弱信息中的一种或至少两种。

本领域技术人员可以理解，所述第二保留时间，即为待测样品从进样至第二色谱柱到出现峰最大值所需的时间。

本发明所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述第一检测装置和第二检测装置各自独立地选自火焰离子化检测器(flameionizationdetector)或其它气相色谱仪常串接的检测装置中的一种(优选不包括质谱分析器)；本领域技术人员可依据实际需要进行选择，且所述第一检测装置和第二检测装置可相同或不同，本发明对此不做特殊的限制。

本发明所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述高频交流电源具有预设电压。

相较于传统气相色谱法只能以保留时间(retentiontime)来鉴别样品，本发明所提供的系统(装置)增加了碎片信息、保留时间、与信号强弱的信息来鉴别样品。

相较于传统气相色谱质谱法，本装置在未使用昂贵的质谱仪时，也能测得样品的碎片信息(本领域可知，样品经过等离子体破坏后，所产生的比原化学结构较小断/碎片结构，通常会产生好几个碎片，故称为碎片信息。此外，不同的样品会产生不同的碎片信息)，并且还可通过保留时间，碎片信号强弱等信息综合判断用来鉴别样品。

本发明同时提供一种基于气相色谱的检测方法，优选采用上述任意一项技术方案所述的系统进行检测；包括如下步骤：

(1)将样品进样至所述第一色谱仪进行分离和检测，获取第一保留时间；

(2)再次将所述样品进样至所述第一色谱仪进行分离和检测，停留预设时间后，使所述第一色谱仪分离后的样品进入所述等离子体装置进行裂解；其中，所述预设时间是第一保留时间的0.9-1.1倍；

(3)将步骤(2)裂解后的样品进样至所述第二色谱仪进行分离和检测，获取第二样品信息，所述第二样品信息包括碎片信息、第二保留时间和碎片信号强弱信息中的一种或至少两种。

本发明所述的第一色谱仪和第二色谱仪的种类可相同或不同。本领域技术人员可依据实际需要进行选择，在此不做额外的限定。

本领域技术人员可以理解，所述的碎片信息是指样品的化学结构在经过等离子体破坏后，所产生的比原化学结构较小断(碎)片结构，通常会产生多个碎片，故称为碎片信息。所述的信号强弱信息是指峰的强度。

本发明所述的气相色谱检测工艺，关于步骤(1)：

优选地，所使用的载气为氦气、氮气、氢气中的一种或至少两种，载气流速为25–30cm/s，分流比为(10-25)：1，优选为20:1。

优选地，所述样品为经过溶剂溶解、超声分散等预处理后的样品；

优选地，所述第一气相色谱仪的检测器为火焰离子化检测器，优选地，检测温度为300-400℃；进样口温度为280℃，升温速率为10℃/min。

优选地，所述预设时间和所述第一保留时间相等。

本发明所述的气相色谱检测工艺，关于步骤(2)：

优选地，所述等离子体装置的电压控制在4-8kvpp,10-30khz(优选在18-25khz，最优选19khz)。

优选地，在所述等离子体装置的停留时间为100-300ms，优选100ms。本领域技术人员可以理解，此处所述的“在所述等离子体装置的停留时间”即为样品在等离子体装置内的裂解时间。

本发明所述的气相色谱检测工艺，关于步骤(3)：

优选地，所述第二气相色谱仪的检测器为火焰离子化检测器，检测器温度为300-400℃；升温速率为10℃/min。

待检测的样品经第一个色谱柱分离后，被气相色谱仪(gaschromatograph)载气(carriergas)带进等离子体区域，在等离子体区域被裂解为较小的碎片分子，碎片分子进一步被带进第二个色谱柱分离，接着以第二个检测器测得碎片分子的信息。

由于不同分析物具有不同的化学结构，因此在等离子体区域中，会被裂解成为不同的碎片分子，利用这些特征碎片分子信息即可鉴定分析物。藉由不同分析物的参考标准品建立碎片讯号数据库后，即可用来鉴别分析物。

相较于传统气相色谱法只能以保留时间(retentiontime)来鉴别分析物，本发明所提供的方法增加了碎片信息、保留时间、与碎片强弱信息来鉴别分析物。

相较于传统气相色谱质谱法，本方法在未使用昂贵的质谱仪时，也能侧得分析物的碎片信息并用来鉴别分析物。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种二维气相色谱仪系统的结构示意图；

图2为本发明所提供的二维气相色谱仪系统中等离子体装置的结构示意图；

附图标记：

101：第一气相色谱仪；

102：等离子体装置；

103：第二气相色谱仪；

104：绝缘管体；

105：第一环电极；

106：第二环电极；

107：第三环电极；

108：转向阀；

109：进样装置；

110：第一色谱柱；

111：第一检测装置；

112：第二色谱柱；

113：第二检测装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

结合附图1-2，本实施例提供一种二维气相色谱仪系统，包括：第一气相色谱仪101、等离子体装置102和第二气相色谱仪103；所述等离子装置用于设置在所述第一气相色谱仪101和第二气相色谱仪103之间，使所述第一气相色谱仪101和第二气相色谱仪103相连通；

其中：

所述第一气相色谱仪101，用于接收样品，并进行分离；

等离子体装置102，包括：绝缘管体104、第一环电极105、第二环电极106和第三环电极107；其中：所述第一环电极105、第二环电极106和第三环电极107套设在所述绝缘管体104上，且沿所述绝缘管体104的长度方向依次间隔设置；所述第一环电极105和第三环电极107用于接地，所述第二环电极106用于接高频交流电源，以在所述第一环电极105和第三环电极107之间形成等离子体反应区；

所述第二气相色谱仪103，用于接收经过所述等离子体装置102裂解后的样品，并进行分离。

由此，在串联的两个气相色谱柱(gccolumn)间，设置一个等离子体(plasma)装置，用以裂解第一个色谱柱分离出的样品(analyte)，接着以第二个色谱柱分离裂解出的碎片分子，并以检测器(detector)测量碎片分子信息。

样品经第一个色谱柱分离后，被气相色谱仪(gaschromatograph)载气(carriergas)带进等离子体区域，样品在等离子体区域被裂解为较小的碎片分子，碎片分子进一步被带进第二个色谱柱分离，接着以第二个检测器测得碎片分子信息。

由于不同样品具有不同的化学结构，因此在等离子体区域中，会被裂解成为不同的碎片分子，利用这些特征碎片分子信号即可鉴定样品。藉由不同样品的参考标准品建立碎片信息数据库后，即可用来鉴别样品。

本实施例所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述绝缘管体104为熔融石英管。

由此，使用石英管有较佳介质阻挡效果的优势。

等离子体的产生，采用介质阻挡放电(dielectricbarrierdischarge,dbd)的方式。色谱柱的熔融石英(fusedsilica)直接用作介质阻挡，在色谱柱外围装置三个分开的环形电极，施加高频交流电源后即可在色谱柱内产生等离子体。

本实施例所述的二维气相色谱仪系统，优选地，还包括：

转向阀108，设置在所述第一气相色谱仪101和所述等离子体装置102之间，用于接通所述第一气相色谱仪101和所述等离子体装置102或接通所述第一气相色谱仪101和大气。

由此，可根据先前测得样品的保留时间，由转向阀108控制待检测的样品进入等离子体装置102并进行裂解。

本实施例所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述第一气相色谱仪101包括：

进样装置109，用于接收所述样品；

第一色谱柱110，与所述进样装置109相连接，用于对所述样品进行分离；

第一检测装置111，与所述第一色谱柱110相连接，用于对经过分离的样品进行检测，以获得样品信息和保留时间信息。

本实施例所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述第二气相色谱仪103包括：

第二色谱柱112，用于与所述等离子体装置102相连接，并对经过所述等离子体装置102裂解后的样品进行分离；

第二检测装置113，与所述第二色谱柱112相连接，用于对经过第二色谱柱112分离的样品进行检测。

本实施例所述的二维气相色谱仪系统，优选地，所述高频交流电源具有预设电压。

相较于传统气相色谱法只能以保留时间(retentiontime)来鉴别样品，本实施例所提供的系统(装置)增加了碎片讯号、保留时间、与碎片讯号强弱的信息来鉴别样品。

相较于传统气相色谱质谱法，本装置在未使用昂贵的质谱仪时，也能侧得样品的碎片讯号并用来鉴别样品。

实施例2

本实施例提供一种基于气相色谱仪的检测方法，采用实施例1所提供的系统进行检测；

包括如下步骤：

(1)将样品进样至所述第一色谱仪进行分离和检测，获取第一保留时间；

(2)再次将所述样品进样至所述第一色谱仪进行分离和检测，停留预设时间后，使所述第一色谱仪分离后的样品进入所述等离子体装置进行裂解；其中，所述预设时间是第一保留时间的0.9-1.1倍；

(3)将步骤(2)裂解后的样品进样至所述第二色谱仪进行分离和检测，获取第二样品信息，所述第二样品信息包括碎片信息、第二保留时间和碎片信号强弱信息中的一种或至少两种。

本发明所述的气相色谱检测工艺，关于步骤(1)：

优选地，所使用的载气为氦气(helium)、氮气、氢气中的一种或至少两种，载气流速为25–30cm/s，分流比为20:1。

优选地，所述样品为经过溶剂溶解、超声分散等预处理后的样品；

优选地，所述预设时间和所述第一保留时间相等。

所述第一气相色谱仪的检测器为火焰离子化检测器，检测器温度为300℃；进样口温度为280℃，升温速率为10℃/min。

本发明所述的气相色谱检测工艺，关于步骤(2)：

优选地，所述等离子体装置的电压控制在4-8kvpp,19khz。

优选地，在所述等离子体装置的停留时间为100ms。

本发明所述的气相色谱检测工艺，关于步骤(3)：

所述第二气相色谱仪的检测器为火焰离子化检测器，检测器温度为300℃；进样口温度为此处无进样口，升温速率为10℃/min。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。