一种色谱分析装置及方法

一种色谱分析装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种色谱分析装置，包括进样口、色谱柱、检测器和控制单元，其特点是：所述色谱分析装置还包括分别与进样口分流出口、色谱柱出口、检测器、控制单元相连的切换单元；所述切换单元在控制单元的控制下使所述检测器选择性的与所述分流出口、色谱柱出口中的其中一个／两个相连通。本发明还提供了一种色谱分析方法。本发明具有节省时间、样品利用率高、样品分析有效性好等优点。
【专利说明】 一种色谱分析装置及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种色谱分析装置及方法。
【背景技术】
[0002]气相色谱(GC)通常具有两种样品分析方式:一种是直接分析方法，一种是色谱柱分尚(GC)分析方法。
[0003]直接分析方法是使样品不经过分离直接进入检测器中。使用直接分析方法得到的是样品中各物质的总响应值。这种分析方法能够非常快速得到现场污染程度与主要污染物的信息，其主要应用在现场应急检测方面。
[0004]色谱柱分离分析方法是将样品通过色谱柱分离后进入检测器中。使用色谱柱分离分析方法可以将样品中的各种物质分离开，从而得到各种化合物的定性、定量信息。但此种分析方法分析时间较长。
[0005]目前市场上常见的移动式GC-MS产品，大多都是或者仅具有直接分析模式，或者仅具有GC分析模式，不能满足不同分析模式的同时进行的测量要求。也有色谱分析装置同时具有直接分析模式和GC分析模式，流路示意图请参见图1。
[0006]吸附热解吸模块10与色谱柱20入口相连，色谱柱20出口与PDMS膜接口 30相连。当使用直接进样分析时，三通电磁阀40使得样品气入口 50与PDMS膜接口 30相通，样品气在采样泵60的作用下经过PDMS膜接口 30后进入到质谱检测器70中被分析。当使用色谱柱20分离分析时，三通电磁阀40使得样品气入口 50与吸附热解吸模块10相通，吸附热解吸模块10将样品富集并解吸后经过色谱柱20的分离到达PDMS膜接口 30，然后进入到质谱检测器70中被分析。
[0007]这款仪器能够实现两种分析模式之间的切换，但还存在如下缺点:
[0008]两种分析模式是分时进样、分时分析，在不同分析模式之间进行切换时，均需要重新进样，大大浪费了分析时间，也浪费了样品。

【发明内容】

[0009]为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种通过一次进样即可同时得到直接进样分析结果与色谱柱分离分析结果的色谱分析装置及方法。
[0010]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0011 ] 一种色谱分析装置，包括进样口、色谱柱、检测器和控制单元，其特点是:
[0012]所述色谱分析装置还包括分别与进样口分流出口、色谱柱出口、检测器、控制单元相连的切换单元；
[0013]所述切换单元在控制单元的控制下使所述检测器选择性的与所述分流出口、色谱柱出口中的其中一个/两个相连通。
[0014]进一步，所述检测器是色谱检测器。
[0015]进一步，所述色谱检测器为PID、FID、NPD、E⑶、FPD检测器。[0016]进一步，所述色谱分析装置还包括膜进样接口，所述膜进样接口两端分别与所述分流出口和所述切换单元相连。
[0017]作为优选，所述膜进样接口为PDMS接口。
[0018]进一步，所述检测器是质谱检测器。
[0019]进一步，所述控制单元根据分流出口与检测器相连通时的检测结果控制分析流程。
[0020]进一步，所述控制单元控制所述切换单元使所述检测器先与所述分流出口连通一段时间并断开后，再与所述色谱柱相连通。
[0021]本发明还提供了一种色谱分析方法，包括以下步骤:
[0022]A、在进样口内形成气体样品，进样口内的气体样品进入与进样口相连的流路；
[0023]B、所述控制单元控制切换单元，使检测器选择性的与进样口分流出口、色谱柱出口中的其中一个/两个相连通。
[0024]进一步，所述检测器是色谱检测器。
[0025]进一步，所述色谱检测器为PID、FID、NPD、E⑶、FPD检测器。
[0026]进一步，从所述分流出口出来的样品通过膜进样接口后再通过所述切换单元进入所述检测器。
[0027]作为优选，所述膜进样接口为PDMS接口。
[0028]进一步，所述检测器是质谱检测器。
[0029]进一步，所述控制单元根据分流出口与检测器相连通时的检测结果控制分析流程。
[0030]进一步，控制单元根据所述分流出口与检测器相连通时的检测结果，控制色谱柱使色谱柱内的样品清空，并控制进入下一次采样分析。
[0031]进一步，控制单元控制切换单元使检测器先与进样口分流出口连通一段时间并断开后，再与色谱柱相连通。
[0032]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
[0033](I) 一次进样就能够同时获得直接分析结果与色谱柱分离分析结果，大大节省了分析时间，也节省了样品；
[0034](2)采用进样口进样分析检测时，分流出口出来的样品基本都被废弃，而本专利对分流出口出来的样品进行直接分析，利用了原本废弃的样品得到了有用的样品信息，提高了样品利用率。
[0035](3)控制单元根据进样口分流出口与检测器相连通时的检测结果，控制色谱柱使色谱柱内的样品清空，并控制进入下一次采样分析，可提高样品分析的有效性，避免浪费时间分析无效样品。
【专利附图】

【附图说明】
[0036]图1为【背景技术】中的色谱分析装置流路示意图；
[0037]图2为实施例1中的色谱分析装置流路示意图；
[0038]图3为实施例2中的配合吸附热解吸模块使用时的流路示意图；
[0039]图4是实施例2中的使用SPME进样模式分析5种苯系物的结果图；[0040]图5是实施例3中的色谱分析装置流路示意图。
【具体实施方式】
[0041]实施例1
[0042]请参阅图2，一种色谱分析装置，包括进样口 51、色谱柱21、检测器71、控制单元61和切换单元41，所述切换单元41分别与进样口分流出口 511、色谱柱出口 211、检测器71、控制单元61相连；
[0043]所述切换单元41在控制单元61的控制下使所述检测器71选择性的与所述分流出口 511、色谱柱出口 211中的其中一个/两个相连通；
[0044]所述控制单元可以为人工控制，也可以为分析装置内的一个独立的单元模块，同时，所述控制单元61还控制整个分析流程，如分析流程的时间控制、进样口的温度控制及进样、色谱柱温度控制，色谱柱样品清空等。
[0045]本实施例，所述控制单元为独立的单元模块；
[0046]所述检测器71为色谱检测器，可以为PID、FID、NPD、ECD、FPD检测器。
[0047]本实施例为了分析空气中的苯系物，选用PID检测器；色谱柱(LTM柱)规格为5米X0.1mm内径X0.4um膜厚的DB-5石英毛细管柱。
[0048]色谱柱升温程序为:初温50°C保持lmin，以20°C / min的速度升温到70°C再以600C / min的速度升温到220°C，保持0.5min。其中，色谱柱温度控制为本领域的现有技术，在此不再赘述。
[0049]其它操作条件为:进样口 100°C，柱流量:0.2ml / min(恒流模式)，分流比50: 1，离子阱温度50°C。
[0050]进样口内的气体样品通向色谱柱的同时会同时通向进样口分流出口，通向分流出口的样品会立即从分流出口出来，而通向色谱柱的样品需要在色谱柱内分离以后才出来，样品在色谱柱内分离所用时间t对应样品在色谱柱内未保留流出色谱柱所用的死时间:t=v / S，其中，V为色谱柱体积，S为样品在色谱柱内的流速。因此，从色谱柱出来的样品相对于从分流出口出来的样品有t时间的滞后，则可以在分析流程开始t时间之内，检测从分流出口出来的样品，在t时间之后再检测从色谱柱分离出来的样品。
[0051]由于分析流程开始t时间之内没有样品从色谱柱内出来，则色谱柱与检测器之间的流路可以一直保持接通状态，也可以在t时间之间是断开状态，t时间之后是接通状态；而进样口分流出口与检测器之间的流路，在t时间之前是接通状态，在t时间之后是断开状态。
[0052]所述切换单元的切换元件为电磁阀、三通阀或其组合等，对其是何种阀门不加限制，只要切换单元能够实现上述所述的相应流路的接通与断开即可。
[0053]本实施例所述切换单元41包括三通阀411和电磁阀412,所述进样口分流出口511、所述电磁阀412、所述三通阀411、所述检测器依次相连，且所述三通阀511的另一端接口与所述色谱柱出口 211相连。这就实现了在整个分析流程中色谱柱出口与检测器之间一直连通，而在t时间之前进样口分流出口与检测器是连通的，在t时间之后进样口分流出口与检测器断开。
[0054]则，此时，所述控制单元61控制所述电磁阀411使所述检测器72先与所述分流出口 511连通t时间之后再断开即可。
[0055]本实施例t为0.2min。
[0056]本实施例还提供了一种色谱分析方法，包括以下步骤:
[0057]A、提供本实施例所述的色谱分析装置；进行固相微萃取(SPME)模式实验；SPME萃取条件为:平衡时间IOmin,萃取时间lmin,萃取温度室温；SPME萃取过程为本领域现有技术，在此不再赘述；
[0058]将萃取好样品的SPME插入进样口 51中进行解吸，在进样口 51内形成气体样品，控制单元61控制分析流程开始，进样口 51内的气体样品进入与进样口相连的流路；
[0059]B、所述控制单元61控制切换单元41，使检测器71选择性的与进样口分流出口511、色谱柱出口 211中的其中一个/两个相连通；
[0060]所述控制单元61控制所述切换单元41按照以下时序进行工作:
[0061]分析流程开始以后，控制单元61控制电磁阀411打开，接通进样口分流出口 511与检测器之间的通路，分流出的样品进入到检测器71中被检测，得到直接分析结果；与此同时，色谱柱出口 211通过三通阀412与检测器71 —直保持连通状态；
[0062]在死时间2min后，控制单元61控制电磁阀411断开检测器71与分流出口 511之间的通路，此时，经过色谱柱21分离后的样品先后进入到检测器71中被检测，得到色谱分离分析结果。
[0063]本发明一次进样就能够同时获得直接分析结果与色谱柱分离分析结果，大大节省了分析时间，也节省了样品；
[0064]采用进样口进样分析检测时，分流出口出来的样品基本都被废弃，而本专利对分流出口出来的样品进行直接分析，利用了原本废弃的样品得到了有用的样品信息，提高了样品利用率。
[0065]实施例2
[0066]请参阅图3，一种色谱分析装置，与实施例1所述的色谱分析装置不同的是:本实施例的色谱分析装置还包括膜进样接口 31，所述膜进样接口 31两端分别与所述分流出口511和所述切换单元41的电磁阀411相连。
[0067]所述膜进样接口 31只允许样品气中的有机物通过，而载气无法通过。本实施例所述膜进样接口为PDMS接口。
[0068]本实施例的检测器72是质谱检测器，本实施例检测器72为双曲面离子阱质谱检测器。
[0069]本实施例还提供了一种色谱分析方法，与实施例1中所述的色谱分析方法不同的是:
[0070]在步骤A中，采用本实施例的色谱分析装置；
[0071]在步骤B中，切换单元41控制电磁阀411与膜进样接口 31接通，使检测器72与所述分流出口 511流路连通时，分流出的样品通过膜进样接口 31进入到检测器72中被检测，得到直接分析结果。
[0072]本实施例将含有5种样品的苯系物标样采用本实施例的方法进行分析，其中，标样浓度为lOOppb。得到谱图如图4所示。其中，O?0.2分钟峰为直接进样分析结果，0.2?3分钟的五个峰为色谱柱分离分析结果。图4中各数字对应峰分别为:1、总样品峰；2、苯；3、甲苯；4、乙苯；5、间二甲苯；6、邻二甲苯。此时，t为0.2分钟。
[0073]实施例3
[0074]请参阅图5，一种色谱分析装置，与实施例2所述的色谱分析装置相同。
[0075]本实施例还提供了一种色谱分析方法，与实施例2中所述的色谱分析方法不同的是:进样口 51与吸附热解析模块11相连，通过吸附热解析模块11对进样口 51进样，其中，采样时间为0.5min;具体为:
[0076]在步骤A中，吸附热解析模块11进行样品采样，样品从吸附热解析模块11出来，通过总流量管线进入进样口 51中，进样口 51内的气体样品进入与进样口 51相连的流路。
[0077]实施例4
[0078]—种色谱分析装置，与实施例3所述的色谱分析装置不同的是:
[0079]所述控制单元根据分流出口与检测器相连通时的检测结果控制色谱柱进样。
[0080]本实施例还提供了一种色谱分析方法，将与实施例3所述的色谱分析方法不同的是:
[0081]1、在步骤A中，提供本实施例的色谱分析装置，并将其放置在移动检测车上，边移动边采样、分析；
[0082]2、在步骤B中，检测器得到直接分析结果，并将其传递给控制单元，控制单元根据检测结果控制分析流程:
[0083]控制单元将直接分析结果与设定阈值进行比较，若直接分析结果小于设定阈值，则控制单元控制色谱柱温度升高，快速排出色谱柱内的样品，然后快速降温至初始温度，做好下一次采样分析准备；若直接分析结果大于设定阈值，则控制单元控制切换单元在得到直接分析结果以后，断开检测器与分流出口之间的流路，使色谱柱与检测器相连通，进行色谱分离样品的检测。
[0084]上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是:进行色谱柱分离样品检测之前，将进样口分流出口的样品先进行检测，保证了一次进样即可实现直接分析结果和分离分析结果的同时获得。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种色谱分析装置，包括进样口、色谱柱、检测器和控制单元，其特征在于: 所述色谱分析装置还包括分别与进样口分流出口、色谱柱出口、检测器、控制单元相连的切换单元； 所述切换单元在控制单元的控制下使所述检测器选择性的与所述分流出口、色谱柱出口中的其中一个/两个相连通。
2.根据权利要求1所述的色谱分析装置，其特征在于:所述检测器是色谱检测器。
3.根据权利要求1所述的色谱分析装置，其特征在于:所述色谱分析装置还包括膜进样接口，所述膜进样接口两端分别与所述分流出口和所述切换单元相连。
4.根据权利要求3所述的色谱分析装置，其特征在于:所述膜进样接口为PDMS接口。
5.根据权利要求3所述的色谱分析装置，其特征在于:所述检测器是质谱检测器。
6.根据权利要求1所述的色谱分析装置，其特征在于:所述控制单元根据分流出口与检测器相连通时的检测结果控制分析流程。
7.根据权利要求1?6所述的色谱分析装置，其特征在于:所述控制单元控制所述切换单元使所述检测器先与所述分流出口连通一段时间并断开后，再与所述色谱柱相连通。
8.一种色谱分析方法，包括以下步骤: A、在进样口内形成气体样品，进样口内的气体样品进入与进样口相连的流路； B、所述控制单元控制切换单元，使检测器选择性的与进样口分流出口、色谱柱出口中的其中一个/两个相连通。
9.根据权利要求8所述的色谱分析方法，其特征在于:所述检测器是色谱检测器。
10.根据权利要求8所述的色谱分析方法，其特征在于:从所述分流出口出来的样品通过膜进样接口后再通过所述切换单元进入所述检测器。
11.根据权利要求10所述的色谱分析方法，其特征在于:所述膜进样接口为PDMS接□。
12.根据权利要求10所述的色谱分析方法，其特征在于:所述检测器是质谱检测器。
13.根据权利要求8所述的色谱分析方法，其特征在于:所述控制单元根据分流出口与检测器相连通时的检测结果控制分析流程。
14.根据权利要求8?13任一所述的色谱分析方法，其特征在于:控制单元控制切换单元使检测器先与进样口分流出口连通一段时间并断开后，再与色谱柱相连通。
【文档编号】G01N35/10GK103743919SQ201310755173
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】段炼, 刘盈智, 马乔, 邓嘉辉, 尚艳丽, 朱蓉 申请人:聚光科技(杭州)股份有限公司