吹掃捕集的基本原理及操作步驟

吹掃捕集的基本原理及操作步驟
如前所述，吹掃捕集屬于氣相萃取范疇，通常情況下經(jīng)吹掃捕集的氣體均直接進人檢測器中進行檢測。與吹掃捕集聯(lián)用的儀器以氣相色譜儀應(yīng)用最為廣泛，因此本節(jié)結(jié)合氣相色譜儀介紹吹掃捕集的基本原理和裝置。
　　吹掃捕集-氣相色譜法聯(lián)用裝置如圖所示。吸附和脫附通過六通閥來完成，為減少吸附效應(yīng)，閥體應(yīng)固定在插有加熱體的厚金屬板上并保持溫度在200℃ ，用管式電爐加熱吸附劑管進行加熱脫附。若需要在低溫下吸附時，可把吸附劑管置于冷阱中，冷柱頭與六通閥連接，在吸附劑管加熱脫附時，該毛細管柱放人裝有液氮的杜瓦瓶中將組分集中在分析柱的柱頭，對提高分析柱的分析能力很有利。解吸出的待測組分經(jīng)GC 分析柱進行測定。


　　吹掃捕集過程一般分為吹掃、吸附和解吸三個步驟�；�于VOCs 在水相及其上方空間存在分配平衡，吹掃階段用惰性氣體對溶液連續(xù)鼓泡，將VOCs 從溶液中吹掃出來；頂空氣相中的有機物在惰性氣體推動下進入捕集器并富集在吸附劑上，理論上要求分析物在吸附劑上的量不超過泄漏體積（Break Through Volume , BTV ) ；當解吸器迅速加熱捕集管至預(yù)定高溫時，表面吸附的有機物脫附并隨載氣全部反吹人色譜柱，與此同時，GC 運轉(zhuǎn)起來開始進行色譜分析。吹掃捕集與熱解吸結(jié)合簡化了樣品處理過程，對GC 而言未經(jīng)稀釋的熱吹脫產(chǎn)物有利于尖銳對稱色譜峰的形成，所以吹掃捕集法的靈敏度比溶劑萃取法高得多，檢測限達到1μg / kg 數(shù)量級，是一種高效的樣品前處理技術(shù)。
　　吹掃捕集-氣相色譜法的分析步驟大致如下：① 取一定量的樣品加入到吹掃瓶中；② 將經(jīng)過硅膠、分子篩和活性炭干燥凈化的吹掃氣，以一定流量通人吹掃瓶，以吹脫出揮發(fā)性組分；③ 吹脫出的組分被保留在吸附劑或冷阱中；④ 打開六通閥，把吸附管置于氣相色譜的分析流路；⑤ 加熱吸附管進行脫附，揮發(fā)性組分被吹出并進人分析柱；⑥ 進行色譜分析。
　　泄漏體積是一個與吸附劑吸附能力有關(guān)的參量，指特定溫度下某化合物被吹掃而完全通過捕集管內(nèi)1.0g吸附劑時所需的載氣體積困，簡而言之，即分析物的保留體積。分析物在捕集管中的轉(zhuǎn)移過程如圖所示，捕集管長5～30cm 、直徑約0.6cm ，吸附劑質(zhì)量在1.0g左右。
分析物在吸附劑內(nèi)的運動過程受動力學(xué)和熱力學(xué)因素影響，為表征載氣量與分析物運動狀態(tài)的關(guān)系，引入泄漏曲線（如圖所示）。

　　理論上，1g吸附劑的泄漏體積BTV0為：



式中，Vg為比保留體積；tR 為泄漏曲線中點對應(yīng)的保留時間；t1為泄漏曲線起點時間；Fc為體積流速；Tc為柱溫；公式右邊第二項是1 / 2 峰底寬。
　　高斯峰的BTV0與理論塔板數(shù)N 的關(guān)系為：

將BTV0換算為采樣溫度Te （K）、壓力pe（kPa ）條件下的體積，則吸附劑填充量為W（g）時采樣管的最大采樣體積Vmax為：



同理，組分100％流出時的泄漏體積BTV 為：



　　BTV 是一個重要的參數(shù)，常用于確保分析物的流程在吸附劑床的范圍之內(nèi)。吹掃時，為避免分析物的損失，一般吹掃氣體積不能超過泄漏體積的一半；解吸時，BTV 用于指導(dǎo)載氣流量確保解吸氣全量反吹入色譜柱，以提高分析靈敏度并節(jié)約載氣用量。