吹掃捕集與靜態(tài)頂空
圣賓儀器科技上海有限公司
一、什么是吹掃捕集？
動態(tài)頂空也稱吹掃捕集（purge-trapping）分析法，該方法是用惰性氣體通入液體樣品（或固體表面），把要分析的組分吹掃出來，使之通過一個盛有吸附劑的容器進行富集，然后再把吸附劑加熱，使被吸附的組分脫附，用載氣帶入氣相色譜柱中進行分析。
吹掃捕集分析法適用于從液體或固體樣品中萃取沸點低于200℃、溶解度小于2％的揮發(fā)性或半揮發(fā)性有機物，具有富集的功能，對痕量組分的分析比較有利。吹掃捕集法對樣品的處理無需使用有機溶劑，對環(huán)境不造成二次污染，而且具有取樣量少、富集效率高、受基體干擾小及容易實現(xiàn)在線檢測等優(yōu)點。但是吹掃捕集法易形成泡沫，使儀器超載。且所用時間較多，吹掃中有可能引入雜質(zhì)以及吸附劑性能的選擇等。此外伴隨有水蒸氣的吹出，水對火焰類檢測器也具有淬火作用。
二、動態(tài)頂空是什么？
動態(tài)頂空也稱吹掃-捕集（purge-trapping）分析法，該方法是用惰性氣體通入液體樣品（或固體表面），把要分析的組分吹掃出來，使之通過一個盛有吸附劑的容器進行富集，然后再把吸附劑加熱，使被吸附的組分脫附，用載氣帶入氣相色譜柱中進行分析。動態(tài)頂空分析法有富集的功能，對痕量組分的分析比較有利。存在的問題是，所用時間較多，吹掃中有可能引入雜質(zhì)以及吸附劑性能的選擇等。
三、什么是靜態(tài)頂空？
氣相色譜儀靜態(tài)頂空進樣是將液體或固體樣品溶液密封在一個容器中（平衡瓶即頂空樣品瓶），在一定溫度下（平衡溫度）加熱一段時間（平衡時間），使氣液或氣固兩相達到平衡，然后取氣相部分進入氣相色譜儀進行分析。靜態(tài)頂空進樣又稱平衡頂空進樣或一次氣相萃取進樣。
工作原理：
將液體或固體樣品溶液置于一個恒溫密封的頂空樣品瓶中，使其中的揮發(fā)性組分逸出，在達到氣液或氣固分配平衡后，定量采集取氣相部分進入氣相色譜儀進行分析，通過測定樣品基質(zhì)上方的氣體成分來測定這些組分在原樣品中的含量。
四、吹掃捕集與靜態(tài)頂空比較
相同點：用氮氣或氦氣，或其他惰性氣體將被測物從樣品中抽提出來。不同點見下表。
吹掃捕集
靜態(tài)頂空
沒有兩相間存在平衡的問題
兩相間存在平衡的問題
要用氣體吹掃液相或固相
不需要氣體吹掃
連續(xù)萃取，可將揮發(fā)性組充分萃取出來，并能濃縮后進行分析，但吸附和解吸過程可能造成樣品組分的丟失
一次萃取，揮發(fā)性組分不會丟失，但不能萃取
待測組分用吸附劑吸附樣品并濃縮（或用冷阱富集）
待測組分存在于平衡的氣相中
待測組分從吸附劑上脫附進入色譜柱
待測組分用氣密性注射器進樣
靈敏度較高，且可分析沸點相對高（蒸氣壓低）的組分
靈敏度稍低
適用于揮發(fā)性物質(zhì)分析，可達到半揮發(fā)性物質(zhì)的分析要求
適用于揮發(fā)性物質(zhì)分析
靜態(tài)頂空分析法普遍應(yīng)用于環(huán)境樣品土壤、泥漿和水等機體中易揮發(fā)物的分析。例如，水中三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、三溴甲烷等。同時也普遍用于制藥行業(yè)中溶劑殘留的分析。例如，藥品中二氯甲烷、三氯乙烯、1、4-二氧六環(huán)和苯等。
許多用靜態(tài)頂空技術(shù)分析的樣品也可以用吹掃捕集技術(shù)分析。在我國用于測定環(huán)境水樣中揮發(fā)性有機化合物（VOCs）多采用靜態(tài)頂空法，但靜態(tài)頂空法的靈敏度低，不能滿足微量測定要求。運用吹掃捕集與氣相色譜聯(lián)用技術(shù)可測定飲用水、地表水及海水中的μg/L（甚至ng/L）的VOCs，其檢出限可以比靜態(tài)頂空技術(shù)低10-1000倍。GB/T5750.8-2006 《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法有機物指標(biāo)》附錄A吹脫捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法測定揮發(fā)性有機化合物中詳細說明了采用吹掃捕集法對生活飲用水中28種揮發(fā)性有機物的檢測方法。
五、這些事項要注意
1、溫度選擇
樣品的吹掃溫度。水溶液大多在室溫下吹掃，只要吹掃時間足夠長，就能滿足分析要求。有時為縮短吹掃時間，也可對樣品加熱，但升高溫度的副作用增加了水的揮發(fā)。對于非水溶液，如某些肉類食品，則采用高一些的吹掃溫度。
捕集器溫度。這里又有吸附溫度和解吸溫度之別。吸附溫度常為室溫，但對不易吸附的氣體也可采用低溫冷漠捕食技術(shù)。即用冷氣、液態(tài)二氧化碳或液氮控制捕集管的溫度。至于解吸溫度，是吹掃－－捕集技術(shù)的重要參數(shù)，應(yīng)依據(jù)待測組分的性質(zhì)和吸附的性質(zhì)來優(yōu)化確定。商品化自動吹掃—捕集進樣器的解吸溫度高達450℃，但在部分環(huán)境分析的標(biāo)準(zhǔn)方法（如美國ＥＰＡ方法）均采用200℃左右的吹掃溫度。
連接管路的溫度，它應(yīng)足夠設(shè)防止樣品冷凝，環(huán)境分析常用的連接管溫度為80-150℃。
2、吹掃氣流與吹掃時間
吹掃氣流速取決于樣品中待測物的濃度、揮發(fā)性、與樣品基質(zhì)的相互作用（如溶解度）以及其在捕集管中的吸附作用大小。用氦氣，流速范圍為20-60ml/min。用氮氣時可稍高一些，但氮氣的吹掃效果不及氦氣。原因是氮氣在水中的溶解度比氦氣大。注意，吹掃流速太大時會影響樣品的捕集，造成樣品組分的損失。
解吸時的載氣流速主要取決于所用色譜柱。用填充柱時為30-40ml/min，用大口徑柱時為5-10ml/min；用常規(guī)毛細管柱時則要按分流或不分流模式來設(shè)置載氣流速。
吹掃時間是吹掃-捕集技術(shù)的重要參數(shù)，須根據(jù)具體樣品來優(yōu)化確定。原則上，吹掃時間越長，分析重現(xiàn)性和靈敏度越高。但考慮到分析時間和工作效率，應(yīng)在滿足分析要求提下，選擇盡可能短的吹掃時間。實際工作中可通過測定標(biāo)準(zhǔn)樣品的回收率來確定吹掃時間。
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