一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统及其方法与流程

本发明属于气相色谱分析，特别是涉及一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统及方法。

背景技术：

1、气相色谱的进样方式主要分为热进样和冷进样两大类。在大体积进样技术中，冷进样方式尤为常见，如冷柱头进样(on column injection，oci)和程序升温进样(programmed temperature vaporizer，ptv)。oci要求样品处理得极为纯净，以防止杂质污染柱头；而ptv则通常在低温下先排除溶剂，随后迅速升温。然而，这两种冷进样方式均可能对高沸点成分产生歧视效应，从而影响分析的精准性。

2、在大体积进样过程中，溶剂的排除方式主要有三种：一是允许溶剂完全进入分析柱和检测器；二是通过ptv进样口进行蒸发；三是利用色谱柱进样柱内蒸发。当溶剂全部进入分析柱和检测器时，会缩短其使用寿命，尤其不适用于质谱仪等高真空要求的检测器。ptv进样口蒸发则可能导致样品中较低沸点成分的损失。相比之下，色谱柱柱内蒸发能够充分利用溶剂效应，减少挥发物的损失。

3、然而，目前色谱柱柱内蒸发的一般采用冷进样后使用恒定压力载气或恒定流量载气进行溶剂蒸发，存在一系列问题。恒压蒸发速度不稳定，难以控制，容易导致挥发物大量损失。恒流蒸发虽然采用稳压阀、稳流阀等机械部分，但调节蒸发流量操作复杂。无论是恒流还是恒压蒸发，进样口都是先低温后快速升温，可能加剧高沸点成分的歧视效应。此外，蒸发终点的判断多依赖于主观观察，使得分析方法开发变得相对复杂。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的缺点，本发明提供了一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统及方法，用于解决现有技术中恒压或恒流载气的蒸发速度不稳定，难以控制，容易导致挥发物大量损失；系统进样口温度升降加剧高沸点成分的歧视效应；蒸发终点判断的主观性使分析方法开发变得复杂等问题。

2、本发明第一方面提供了一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，包括色谱进样单元和溶剂蒸发终点检测单元；所述色谱进样单元包括沿进样方向依次连接的载气切换阀、进样口、预柱、毛细管色谱柱、gc分离柱和质谱检测器；所述色谱进样单元还包括连接的排空阀、限流管和epc辅助载气，所述排空阀、所述预柱、所述毛细管色谱柱通过第一三通接头连接，所述epc辅助载气、所述毛细管色谱柱、所述gc分离柱和通过第二三通接头连接；所述溶剂蒸发终点检测单元包括排空限流管和排空监测检测器；所述排空限流管分别与所述排空阀、排空监测检测器相连。

3、本发明第二方面提供了一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统的方法，包括如下步骤：

4、1)将样品通过进样口注入系统，切换载气切换阀以形成溶剂排空模式载气气路，将载气i由载气切换阀通过进样口注入系统，在载气i作用下，蒸发样品所含溶剂，直至溶剂排空；

5、2)切换载气切换阀以形成样品分析模式载气气路，将载气ii由载气切换阀通过进样口注入系统，加热，在载气ii的作用下，将样品输入质谱检测器进行检测。

6、本发明第三方面提供了一种基于用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统的成分检测方法。

7、检测对象为：烟叶、烟气或其他痕量成分；

8、气相色谱条件为：色谱柱：db-5毛细管色谱柱或db-wax毛细管色谱柱；升温程序：初始温度25～40℃，以1～5℃/min速率升温至200～290℃，保持10～30min；

9、质谱条件为：传输线温度：200～250℃；电离方式：电子轰击电离；离子源温度：230～280℃；四级杆温度：150～200℃；溶剂延迟时间：20～30min；扫描方式：全扫；扫描范围为33-330amu。

10、本发明具有以下有益效果：

11、(1)本发明通过载气切换阀、排空阀切换载气气路，结合溶剂蒸发终点检测单元监测溶剂的蒸发过程，更容易把握和控制溶剂蒸发终点，有利于溶剂效应的发挥和低沸点化合物的分析。溶剂蒸发过程中，当遇到溶剂蒸汽阻力时，恒流载气pcm控制模块会根据阻力变化调整压力始终保持恒流状态，从而使得溶剂蒸发速率更稳定。

12、(2)本发明进样口一直处于高温状态，相较于其他大体积进样技术中进样口先为低温而后快速升温，可有效改善高沸点化合物的歧视效应。

13、(3)本发明具有实现简便、样品无损失、自动化程度高、重复性好等优点，简化样品前处理中的富集浓缩等步骤，提高检测效率。

技术特征：

1.一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，其特征在于，包括色谱进样单元和溶剂蒸发终点检测单元；所述色谱进样单元包括沿进样方向依次连接的载气切换阀(3)、进样口(4)、预柱(5)、毛细管色谱柱(6)、gc分离柱(7)和质谱检测器(13)；所述色谱进样单元还包括连接的排空阀(8)、限流管(10)和epc辅助载气(12)，所述排空阀(8)、所述预柱(5)、所述毛细管色谱柱(6)通过第一三通接头(14)连接，所述epc辅助载气(12)、所述毛细管色谱柱(6)、所述gc分离柱(7)和通过第二三通接头(15)连接；所述溶剂蒸发终点检测单元包括排空限流管(9)和排空监测检测器(11)；

2.如权利要求1所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，其特征在于，还包括色谱柱温箱(17)；所述预柱(5)、所述毛细管色谱柱(6)、所述gc分离柱(7)、所述排空阀(8)、所述排空限流管(9)和所述限流管(10)设于所述色谱柱温箱(17)内；

3.如权利要求1所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，其特征在于，还包括恒压载气epc控制模块(1)、恒流载气pcm控制模块(2)、第一限流管(37)和第二限流管(38)；所述恒压载气epc控制模块(1)、所述恒流载气pcm控制模块(2)、所述第一限流管(37)和所述第二限流管(38)分别与所述载气切换阀(3)连接。

4.如权利要求3所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，其特征在于，所述载气切换阀(3)为六通切换阀，包括第一阀体(31)、第二阀体(32)、第三阀体(33)、第四阀体(34)、死堵(35)和第五阀体(36)；其中，所述第一阀体(31)与所述恒压载气epc控制模块(1)连接，所述第二阀体(32)与所述进样口(4)连接，所述第三阀体(33)与所述恒流载气pcm控制模块(2)连接，所述第四阀体(34)与所述第一限流管(37)连接，所述第五阀体(36)与所述第二限流管(38)连接。

5.如权利要求1所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，其特征在于，所述排空阀(8)为三通切换阀，包括第六阀体(81)、第七阀体(82)和第八阀体(83)；其中，所述第六阀体(81)与所述第一三通接头(14)连接，所述第七阀体(82)与所述限流管(10)连接，所述第八阀体(83)与所述排空限流管(9)连接。

6.如权利要求1所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，其特征在于，所述排空监测检测器(11)选自热导监测器、火焰离子化检测器或电子捕获检测器的一种。

7.如权利要求1所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，其特征在于，还包括如下特征的任一项或多项：

8.一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样方法，采用如权利要求1～7任一所述用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样方法，其特征在于，所述载气i由pcm恒流载气和epc辅助载气组成；所述载气ii由epc恒压载气和epc辅助载气组成。

10.如权利要求8所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样方法，其特征在于，包括如下特征的任一项或多项：

11.一种基于用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统的成分检测方法，采用如权利要求1-7任一所述的用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统，按权利要求8-10任一所述的进样方法进样后进行气相色谱质谱联用法检测。

技术总结
本发明属于气相色谱分析技术领域，提供一种用于气相色谱的溶剂大体积热进样系统及方法。本发明的系统先通过色谱进样单元的载气切换阀和排空阀，切换载气气路为溶剂蒸发模式，结合溶剂蒸发终点检测单元监测溶剂蒸发过程；溶剂排空结束后，通过载气切换阀和排空阀切换载气气路为样品分析模式，调控色谱柱温箱程序升温，在载气作用下使样品进入质谱检测器检测。本发明将恒压载气EPC控制模块和恒流载气PCM控制模块与载气切换阀连接，有效解决了现有技术中恒压或恒流载气的蒸发速度不稳定，容易导致挥发物大量损失等问题；本发明进样口保持高温状态，有效避免由于温度升降加剧高沸点成分的歧视效应。该技术重复性好、可显著提升气相色谱分析的灵敏度。

技术研发人员：李俊杰,戚大伟,吴达,张玮,罗辰,费婷
受保护的技术使用者：上海烟草集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29