用于氣相色譜分析的樣品導(dǎo)入技術(shù)及其應(yīng)用

王立晶

（大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司，黑龍江大慶 163411）

用于氣相色譜分析的樣品導(dǎo)入技術(shù)及其應(yīng)用

王立晶

（大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司，黑龍江大慶 163411）

近幾年氣相色譜的樣品導(dǎo)入技術(shù)發(fā)展迅猛，具有綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，如靜態(tài)頂空、熱脫附、固相微萃取等技術(shù)，逐漸取代了原有的傳統(tǒng)進(jìn)樣方法，在化妝品、食品、包裝和制藥業(yè)中的揮發(fā)性成分測(cè)定中得到了廣泛應(yīng)用，具有較好的前景。因此就幾種環(huán)保的樣品導(dǎo)入方法進(jìn)行分析。

氣相色譜；樣品導(dǎo)入技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

有機(jī)化合物的主要分析方法就是氣相色譜法，在其預(yù)處理樣品的步驟中，如液-液萃取，需要耗費(fèi)大量有機(jī)溶劑，而這種有機(jī)溶劑的廢液是一種環(huán)境污染源。當(dāng)前對(duì)于分析化學(xué)技術(shù)的要求除了高效、靈敏和便捷之外，還要求其低污染，減少有害試劑的使用。

1 靜態(tài)頂空

1.1 原理

靜態(tài)頂空法是一種間接性的測(cè)定方法，主要是對(duì)固液體蒸汽中揮發(fā)性成分進(jìn)行氣相分析，其原理主要是依據(jù)拉烏爾定律，也就是當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到恒溫狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)熱平衡時(shí)，氣相中的組分濃度較為恒定，蒸汽氣壓值p=p0aXa，pa表示待測(cè)的蒸汽壓，p0a為飽和蒸汽壓，Xa為摩爾分?jǐn)?shù)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中的參數(shù)和溫度固定時(shí)，氣相峰面積A與pa為正比關(guān)系，即A=k1Xa，由于Xa=na/（na+nm）=Ca/（Ca+Cm），na為分析物摩爾數(shù)、nm為溶劑摩爾數(shù)，C為濃度，當(dāng)被測(cè)物濃度較低時(shí)，（Ca+Cm）≈Cm，所以A=k1Ca/Cm=kCa，由此可以定量測(cè)定待測(cè)組分。頂空技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要為：防止分析物在基體中被萃取，緩解溶劑對(duì)環(huán)境造成的污染；獲取組分較為干凈，基體造成的干擾較小；縮短預(yù)處理所耗費(fèi)的時(shí)間，維護(hù)進(jìn)樣系統(tǒng)。

1.2 應(yīng)用

靜態(tài)頂空測(cè)量的主要為200℃以下的揮發(fā)性組分，及預(yù)處理較為困難的樣品，而高沸點(diǎn)的難揮發(fā)物先完成化學(xué)衍生化[1]。頂空技術(shù)通常用于食品、香精、環(huán)境樣品和煙草產(chǎn)品中的易揮發(fā)物。

2 熱脫附

2.1 原理及吸附劑選擇

熱脫附是通過(guò)熱的流動(dòng)氣體（惰性）解析或者提取溶液樣品中目標(biāo)物的一種技術(shù)，其中包括樣品采集、樣品預(yù)處理濃縮、目標(biāo)物提取和進(jìn)樣等系列過(guò)程。相較于傳統(tǒng)溶劑的洗脫，熱脫附技術(shù)的操作更為便捷，具有較高的富集效率，且溶劑無(wú)毒性，是一種環(huán)保、綠色的預(yù)處理樣品技術(shù)。

熱脫附技術(shù)中應(yīng)用的吸附劑與其他技術(shù)中所用吸附劑有一定程度的共通性，通常情況下，可以參照吹掃捕集技術(shù)來(lái)進(jìn)行吸附劑的選擇。原有的熱脫附技術(shù)是一種單級(jí)過(guò)程，其將樣品中的分析物直接送至氣象色譜分析儀中，這個(gè)過(guò)程通常需要耗費(fèi)幾分鐘的時(shí)間，而較長(zhǎng)的進(jìn)樣時(shí)間會(huì)展寬色譜峰。因?yàn)槿軇┖退疅o(wú)法事先排除，在制冷過(guò)程中易導(dǎo)致鬼峰、管路堵塞和高背景，單向流路會(huì)嚴(yán)重影響分析的重現(xiàn)性。

2.2 應(yīng)用

一些專家對(duì)熱脫附裝置進(jìn)行了完善，如通過(guò)氣路回路和吸附劑分離捕集，有效防止了記憶效應(yīng)，而熱轉(zhuǎn)換線的縮短，有效降低了損失和分解的有機(jī)物量，大幅度改善了系統(tǒng)靈敏性，能夠在不同的基體中廣泛應(yīng)用。安捷倫公司實(shí)現(xiàn)了同步切換電子控制閥和電子制冷，有效避免了結(jié)冰堵塞，100℃/s的加熱效率保證系統(tǒng)解吸效率較高，而雙重濃縮（冷阱、采樣管）使富集倍數(shù)能夠達(dá)到十萬(wàn)以上。分流系統(tǒng)能夠重復(fù)多次樣品實(shí)驗(yàn)，而泄露測(cè)試裝置能夠使數(shù)據(jù)和樣品更為完整。

熱脫附技術(shù)具有較好的擴(kuò)展性，能夠延續(xù)到GC/MC、GC使用的藥品，經(jīng)常聯(lián)用其他樣品導(dǎo)入法如固相萃取。熱脫附技術(shù)主要被應(yīng)用于環(huán)境樣品中，分析半揮發(fā)性和揮發(fā)性有機(jī)物，目前主要應(yīng)用在藥物、食品和法醫(yī)分析等領(lǐng)域中。如陳偉光等[2]通過(guò)聯(lián)用吹掃捕集對(duì)生活污水進(jìn)行定性，檢測(cè)結(jié)果中有八種物質(zhì)為我國(guó)優(yōu)先環(huán)境污染物。

3 固相微萃取（SPME）

3.1 定量依據(jù)及參數(shù)選擇

SPME是在原有的固相萃取技術(shù)的前提下，新興的一種萃取分離技術(shù)，其采用的萃取頭是熔融石英纖維，萃取頭上涂有色譜固定液，在選擇固定液時(shí)，可以遵循相似溶液的原理。相關(guān)專家通過(guò)數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)在一定條件下的分析物萃取量與初始濃度的關(guān)系，通過(guò)推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)無(wú)論萃取是否平衡，萃取物在萃取涂層中的質(zhì)量，都與初始濃度為正比關(guān)系。

3.2 應(yīng)用

近十年來(lái)，SPME技術(shù)愈發(fā)成熟，得到了較快的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。在SPME的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中發(fā)現(xiàn)[3]，SPME法主要在食品檢驗(yàn)、生物化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和法醫(yī)分析等領(lǐng)域中，特別是在分析環(huán)境有機(jī)污染物中應(yīng)用更為廣泛，如工業(yè)廢水、地表水、工業(yè)廢氣和土壤沉積物中的胺類化合物、多環(huán)芳烴檢測(cè)。部分待測(cè)物的回收率和萃取率都較低，SPME法可以對(duì)樣品進(jìn)行衍生化處理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，靜態(tài)頂空法比較適用于易揮發(fā)的微量化合物測(cè)定，而分析難揮發(fā)的小痕量化合物時(shí)可借助吸附劑。熱脫附技術(shù)沸點(diǎn)適用性較好，能夠在多種樣品類型中應(yīng)用。SPME法能夠直接連接氣象色譜分析儀，具有較好的快捷性和簡(jiǎn)便性。

[1] 嚴(yán)礦林，林麗瓊，鄭夏汐，等.樣品前處理技術(shù)在氣相色譜分析中的應(yīng)用進(jìn)展[J].色譜，2013，31（7）：634-639.

[2] 陳偉光，趙玉妍.吹掃捕集-氣相色譜聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境樣品分析中的應(yīng)用[J].職業(yè)與健康，2011，27（24）：2917-2921.

[3] 楊志巖，閆仲麗，王建清.組合蒸餾技術(shù)用于氣相色譜分析的樣品前處理[J].色譜，2007，25（5）：654-656.

Sample Introduction Technique and Its Application in Gas Chromatography Analysis

Wang Li-jing

the sample introduction techniques in recent years the development of gas chromatography has advantages of rapid，green environmental protection，such as static headspace，thermal desorption，solid phase micro extraction technology，gradually replaced the traditional sampling method，the volatile components in cosmetics，food，packaging and the pharmaceutical industry has been widely applied in the determination of has a good prospect.Here are several environmentally friendly methods of sample introduction.

gas chromatography；sample introduction technology；technology application

X830.2

B

1003-6490（2017）01-0047-02

2017-01-13

王立晶（1973—），女，黑龍江克東人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榛?yàn)分析。