頂空進(jìn)樣器是氣相色譜法中一種方便快捷的樣品前處理方法,其原理是將待測樣品置入一密閉的容器中,通過加熱升溫使揮發(fā)性組分從樣品基體中揮發(fā)出來,在氣液(或氣固)兩相中達(dá)到平衡,直接抽取頂部氣體進(jìn)行色譜分析,從而檢驗(yàn)樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量。
使用頂空進(jìn)樣技術(shù)可以免除冗長繁瑣的樣品前處理過程,避免有機(jī)溶劑對分析造成的干擾、減少對色譜柱及進(jìn)樣口的污染。
基本原理
頂空進(jìn)樣分為溶液頂空和固體頂空。前者是將樣品溶解于適當(dāng)溶劑中,置頂空瓶中保溫一定時(shí)間,使殘留溶劑在兩相中達(dá)到氣液平衡 , 定量取氣體進(jìn)樣測定。固體頂空就是直接將固體樣品置頂空瓶中,置于一定溫度下保溫一定時(shí)間,使殘留溶劑在兩相中達(dá)到氣固平衡,定量取氣體進(jìn)樣測定。
平衡頂空分析
目前,頂空分析方法有手工方式、氣密針進(jìn)樣方式、平衡式加壓系統(tǒng)、定量環(huán)加壓系統(tǒng)、靜態(tài)-動態(tài)補(bǔ)償式這五種進(jìn)樣方式。下面就是這幾種進(jìn)樣方式各自的特點(diǎn)。
01手工方式(烘箱或水浴法)Manual Injection
(1)樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)
(2)用注射器將樣品抽出
(3)迅速拿到氣相上進(jìn)樣分析
02氣密針進(jìn)樣方式Gas-Tight Syringe Injection
(1)樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)
(2)通過可加熱氣密針將樣品抽出
(3)移動到氣相進(jìn)樣分析
03平衡式加壓系統(tǒng)Balanced-Pressure System
(1)樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)
(2)用導(dǎo)管通入載氣加壓
(3)樣品隨載氣一起進(jìn)樣
04定量環(huán)加壓系統(tǒng)Pressure-Loop System
(1)樣品加熱后達(dá)到熱平衡狀態(tài)
(2)加壓將樣品引入定量環(huán)
(3)閥將樣品打入傳輸通道進(jìn)樣
頂空優(yōu)勢
(1)方便快捷的樣品前處理:頂空進(jìn)樣器將待測樣品置入一密閉的容器中,通過加熱升溫使揮發(fā)性組分從樣品基體中揮發(fā)出來,在氣液(或氣固)兩相中達(dá)到平衡,直接抽取頂部氣體進(jìn)行色譜分析,從而檢驗(yàn)樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量。這種方法免除了冗長繁瑣的樣品前處理過程,避免有機(jī)溶劑對分析造成干擾,減少對色譜柱及進(jìn)樣口的污染。
(2)樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量:頂空進(jìn)樣技術(shù)特別適用于對揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行定性和定量分析。它可以直接抽取并分析頂部氣體,提供一種方便、快速、無損的分析方法。
(3)連接各種型號的氣相色譜儀:頂空進(jìn)樣器系列可以與國內(nèi)外各種型號的氣相色譜儀相連接,使其應(yīng)用范圍更加廣泛。
頂空進(jìn)樣技術(shù)的局限性
(1)樣品前處理過程相對繁瑣,操作起來需要一定技巧,對于新手來說可能會有一定的學(xué)習(xí)難度。
(2)頂空進(jìn)樣器的使用需要熟練的技術(shù)人員,對于一些小型實(shí)驗(yàn)室來說,可能需要額外的人員培訓(xùn)和操作技能的提升。
(3)頂空進(jìn)樣技術(shù)的價(jià)格相對較高,對于一些需要大量使用的實(shí)驗(yàn)室來說,成本可能會較高。
(4)頂空進(jìn)樣技術(shù)的靈敏度相對較低,對于一些低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物的分析可能存在一定的難度。
(5)頂空進(jìn)樣技術(shù)對于樣品中不同組分的吸附和解吸動力學(xué)研究不夠準(zhǔn)確,這可能會對分析結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。因此,在使用頂空進(jìn)樣技術(shù)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需要和實(shí)驗(yàn)室條件來選擇是否使用該技術(shù)。
怎么清洗頂空進(jìn)樣器
無特殊情況下,清洗頂空進(jìn)樣器主要用純水、甲醇或無水乙醇等沖洗或超聲清洗,污染嚴(yán)重可用棉簽輕輕擦拭,不可用力過度,避免破壞內(nèi)表面產(chǎn)生活性點(diǎn),然后放置到烘箱70℃烘干后干燥冷卻密封存放即可。
01清洗步驟如下:
(1)設(shè)置傳送帶溫度為60℃,設(shè)置樣品定量管和傳送管溫度為Off。
(2)一旦樣品定量管和傳送管溫度冷卻到低于60℃,關(guān)閉通往頂空進(jìn)樣器的氣體,拆下出口端的放空管線。
(3)在傳送帶中插入一個空的樣品瓶。
(4)用手提起樣品瓶。
(5)用一次性注射器抽取約6ml的純凈水注射進(jìn)HSS放空管。
(6)降低樣品瓶然后取出來。重復(fù)步驟3到5(注射兩到三次將清洗徹底)。
(7)再設(shè)置一個空樣品瓶并提起,然后使用一次性注射器注射足夠的空氣將水吹掃出來。
(8)將傳送管一端插入一個燒杯或類似容器中,并使用一次性注射器從HSS氣體管出口注入約10ml水,然后注入約10ml甲醇。
(9)使用一次性注射器注射足夠的空氣以吹掃出水。
(10)重新安裝好管線并打開氣流。然后,切換樣品瓶到Load-INJ反復(fù)幾十次以將水和甲醇全部吹出樣品閥和管線。
頂空進(jìn)樣器操作過程中的注意事項(xiàng)
(1)樣品制備:在進(jìn)行頂空進(jìn)樣之前,必須對樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹苽洹H绻麡悠愤^于粘稠或含有雜質(zhì),可能會影響儀器性能甚至導(dǎo)致故障。因此,在使用進(jìn)樣器之前,應(yīng)該確保樣品已經(jīng)被預(yù)處理和凈化。
(2)壓力控制:在進(jìn)行頂空進(jìn)樣時(shí),需要適當(dāng)?shù)乜刂葡到y(tǒng)內(nèi)的壓力。過高或者過低的壓力都會對樣品的分析結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。因此,應(yīng)該嚴(yán)格按照儀器說明書上的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(3)選擇適當(dāng)?shù)尼橆^:頂空進(jìn)樣器通常需要使用特殊的針頭進(jìn)行操作。在選擇針頭時(shí),需要根據(jù)樣品的性質(zhì)和容器大小來確定。如果針頭太大或太小,可能會影響樣品的輸送速度和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。