頂空進樣器的原理、特點與操作步驟

　　頂空進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性組分從樣品基體中揮發出來，在氣液(或氣固)兩相中達到平衡，直接抽取頂部氣體進行色譜分析，從而檢驗樣品中揮發性組分的成分和含量。
 

　　使用頂空進樣技術可以免除冗長繁瑣的樣品前處理過程，避免有機溶劑對分析造成的干擾、減少對色譜柱及進樣口的污染。
 

　　一、基本原理
 

　　頂空進樣分為溶液頂空和固體頂空。前者是將樣品溶解于適當溶劑中，置頂空瓶中保溫一定時間，使殘留溶劑在兩相中達到氣液平衡,定量取氣體進樣測定。固體頂空就是直接將固體樣品置頂空瓶中，置一定溫度下保溫一定時間，使殘留溶劑在兩相中達到氣固平衡，定量取氣體進樣測定。
 

　　二、頂空進樣器特點
 

　　目前，頂空分析方法有手工方式、氣密針進樣方式、平衡式加壓系統、定量環加壓系統、靜態-動態補償式這五種進樣方式。下面就是這幾種進樣方式各自的特點。
 

　　(一)手工方式(烘箱或水浴法)ManualInjection
 

　　1、樣品加熱后達到熱平衡狀態
 

　　2、用注射器將樣品抽出
 

　　3、迅速拿到氣相上進樣分析
 

　　(二)氣密針進樣方式Gas-TightSyringeInjection
 

　　1、樣品加熱后達到熱平衡狀態
 

　　2、通過可加熱氣密針將樣品抽出
 

　　3、移動到氣相進樣分析
 

　　(三)平衡式加壓系統Balanced-PressureSystem
 

　　1、樣品加熱后達到熱平衡狀態
 

　　2、用導管通入載氣加壓
 

　　3、樣品隨載氣一起進樣
 

　　(四)定量環加壓系統Pressure-LoopSystem
 

　　1、樣品加熱后達到熱平衡狀態
 

　　2、加壓將樣品引入定量環
 

　　3、閥將樣品打入傳輸通道進樣
 

　　(五)靜態-動態補償式——AutoHS頂空進樣器
 

　　1、采用的技術為樣品提取提供了更多的手段
 

　　2、吹掃模式
 

　　3、恒定模式
 

　　4、多次頂空模式
 

　　5、溫度漸進模式
 

　　三、如何正確操作頂空進樣器
 

　　(一)操作步驟
 

　　1、設置參數并放置樣品。設置“樣品”、“閥箱”、“管路”溫度。樣品為50度，閥箱130度，管路140度。溫度穩定后放入樣品，平衡30分鐘后進行下面的操作。
 

　　2、進樣前吹洗。設置吹洗壓力為0.2-0.3Mpa。按吹洗鍵，約30s后關閉。
 

　　3、準備進樣。先將取樣管扎入相應的瓶內，再將進樣管扎至色譜進樣口。觀察頂空進樣器壓力示數，由小變大。待穩定時，調節“載氣調節”旋鈕使壓力示數增加一個格(0.02Mpa)。
 

　　4、進樣、開始采樣。按“進樣”同時操作色譜儀開始采樣。聽到“咔”然后“砰”的聲音。2s-3s后取出取樣管。
 

　　5、拔出進樣管。聽到“砰”的一聲此時進樣燈滅，拔出進樣管。將“載氣調節”歸零。
 

　　6、吹洗30s后完成本次進樣。
 

　　(二)操作使用注意事項
 

　　1、由于進入頂空的載氣同時進入GC，所以用于頂空的氣體也應凈化。
 

　　2、頂空瓶加熱溫度，定量管溫度，傳輸線溫度應由小到大，傳輸線小于等于進樣口的溫度。
 

　　3、應用頂空時，GC氣體總流量應是頂空的氣流加上GC氣流量，計算分流比時應注意。可以用流量計測量后計算。
 

　　4、時間設置中，樣品充滿定量管的時間應充分，定量管的平衡時間不應太長，進樣的時間應足夠長。
 

　　5、頂空進樣器的壓力調節如果是手動的話，建完方法后應記錄樣品加壓和載氣壓力值，以免由于閥狀態的變化引起壓力變化。
 

　　四、怎么清洗頂空進樣器
 

　　無特殊情況下，清洗頂空進樣器主要用純水、甲醇或無水乙醇等沖洗或超聲清洗，污染嚴重可用棉簽輕輕擦拭，不可用力過度，避免破壞內表面產生活性點，然后放置到烘箱70度烘干后干燥冷卻密封存放即可。
 

　　清洗步驟如下
 

　　1、設置傳送帶溫度為60℃，設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℃,關閉通往頂空進樣器的氣體，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HSS放空管。
 

　　6、降低樣品瓶然后取出來。重復步驟3到5(注射兩到三次將清洗*)。
 

　　7、再設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、講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反復幾十次以將水和甲醇全部吹出樣品閥和管線。
 

　　五、頂空分析儀的功能與特性
 

　　頂空分析，由于操縱氣體，取樣技術也有所不同。如果不定量或者僅僅以限定樣品作為對象，用通常的液體進樣注射器就行了，氣密性注射器也可以，但是可以想像要*除掉濃縮成分或注射器氣密面出來的殘余成分并非很容易。由于此緣故，進行了代替注射器的方法開發。
 

　　(一)樣品小玻璃瓶
 

　　在實驗室常用的東西有三角燒瓶。現今，在頂空分析中可使用的器皿不少。特別要注意有關耐壓性方面的安全問題。可燃性有機溶劑基體比較危險。作為替代物，可以使用結核菌素用的帶橡皮蓋的瓶子，但是在頂空分析中通常被考慮的小玻璃如圖所示(有保護的部分，不能制造、買賣同一或類似產品)。
 

　　用這種構造的小玻璃瓶，由基體產生的蒸氣壓不會使小玻璃瓶封口鼓起，可以進行高精度的分析，另外，隔墊按氣密性、耐熱性和表面編碼的分類，有多種可以向用戶提供，而且，為了保證樣品的溫度控制和自動分析的可靠性，小玻璃瓶的外徑、高度、內部容積應按固定標準進行生產。
 

　　(二)取樣方法
 

　　如上所述，作為替代利用注射器的方法，采用了在取樣時對小玻璃瓶加壓，利用其壓力將氣相部份(頂空相)導出小玻璃瓶的方法稱為平衡壓力進樣法。作為出色的裝置在與分離系統的壓力達到平衡時，把頂空相直接導入柱子。
 

　　作為其它方法，也有加壓后，通過保溫的氣體取樣閥的回路把頂空從大氣中分離出來后，及從前的閥同樣地變換回路導入柱子的方法，后一種方式因為反一個大氣壓的氣體樣品再次返回分離系統的柱頭壓中而導致峰的展寬。對于毛細管柱分析是不適合的。其優點是僅知道回路體積。頂空相因為不是原來大氣壓(首先決定于體積和溫度)，正確地使用何種方法必須由采樣的體積判斷。我們認為由于可動面的拼合和作為回路開始部分的金屬與分析成分接觸時產生的問題，會對分析結果產生干擾。
 

　　頂空進樣技術在藥品領域已成為必要的分析手法之一，從分析的精密度、重現性、操作文獻來看，近年來，頂空分析的必要性日益增加。同時，食品和環境分析領域也將是頂空技術的重要應用領域。
 

 

　　1. 加熱管線采用18V低壓供電；
 

　　2. 一體化設計，結構緊湊，易于操作；
 

　　3. 金屬等溫體加熱控溫頂空瓶，控溫精度高、梯度小，溫度一致性好、簡單可靠，減少了油浴加熱恒溫可能造成的各種弊病；
 

　　4. 微機控制，液晶漢字顯示，薄膜鍵盤，數字輸入，主要功能有：
 

　　⑴ 液晶可顯示：方法參數設置、實時工作狀態、運行時間、年月日時等一目了然；
 

　　⑵ 頂空瓶、進樣系統和取樣(進樣)導管，三路均加熱控溫；
 

　　⑶ 3個外事、8階時間程序控制，運行自啟動和自停止；
 

　　⑷ 具有9種方法供編輯、存儲和隨時調用，實現了快速啟動與分析；
 

　　⑸ 可同步啟動GC、色譜數據處理工作站，也可用外來事件程序啟動本裝置；
 

　　⑹ 鍵盤操作設有靜音功能；
 

　　⑺ 液晶亮度可根據使用場合調整；
 

　　⑻ 顯示板和程序控制板電路有自檢功能和故障顯示；
 

　　5. 設有外加載氣調節系統，無需對于GC儀器進行任何改裝與變動，即可進行頂空進樣分析。若用原儀器載氣，可把裝置視為自動進樣系統模塊使用；
 

　　6. 一套頂空進樣裝置可同時供幾臺GC進樣分析，大大提高了工作效率；
 

　　7. 通過外事時間編程，自動實現加壓(泵吸)、取樣、進樣、分析和分析后的反吹等功能；
 

　　8. 若用高壓進樣原理(無六通閥和定量管)減少了閥進樣的不利影響；
 

　　9. 樣品的取樣和進樣傳送管均有自動反吹功能，避免了不同樣品的交叉感染；
 

　　10. 對于活性物質分析可選配0.53mm彈性石英管作為樣品傳送管；
 

　　11. 取樣和進樣針頭有多種規格，可方便更換滿足不同GC儀器進樣口的需要；
 

　　12.易于實現同一樣品瓶多次重復進樣，便于方法的開發和研究；
 

　　13. 驅動用關鍵部件采用了進口的氣動元件；
 

　　14. 附有判斷頂空瓶密封性能好壞的測量器。