CN201965043U - 采样管和大气痕量挥发性有机物采样-富集-热解析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体的分析，具体是指一种采样管和大气痕量挥发性有机物采样-富集-热解析装置，所述采样管为内部顺序装填有碳分子筛TDX-01、石墨化炭黑STH-2和Tenax-TA的玻璃管或者石英管。本实用新型采用三种不同的吸附剂作为混合吸附剂，既适用于极性组分又适用于非极性组分，能够实现对宽沸点范围样品的全面富集。本实用新型的一级热解析仪直接与气相色谱仪进样口在线连接，样品通过一次热解析直接进入色谱仪，无需二级冷冻聚焦装置，降低了分析成本，提高了检测灵敏度。

Description

采样管和大气痕量挥发性有机物采样-富集-热解析装置

技术领域

本实用新型涉及气体的分析，具体是指一种采样管和大气痕量挥发性有机物采样-富集-热解析装置。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是大气中一类重要的污染物，对生态环境***和人类健康具有严重危害。VOCs光照下易与大气中的OH自由基反应而氧化降解，经一系列大气光化学反应产生光化学烟雾，造成严重的二次污染，是大气复合污染的关键前体物之一。VOCs易通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体而产生危害，长期暴露于VOCs对人体有三致作用，也是产生不良建筑物综合症的主要原因之一。目前世界各国都已在监测项目中增加了VOCs，由于VOCs具有极为广泛的来源、种类和浓度范围，建立一种普遍适用的方法对其进行快速、高灵敏度的分析和检测，具有重要意义。

检测空气中挥发性有机物的关键技术之一是空气样品的前处理技术，其中吸附浓缩/热脱附技术获得广泛应用，美国国家环保局EPA环境空气标准TO-17、我国国家标准《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)明确规定采用“热解析”法检测空气中挥发性有机物。常用的标准方法只能对大气中特定极性和沸点范围的挥发性有机物进行检测，难以实现对广泛特性范围样品的全面富集。通常由于热解析是一个缓慢过程，造成热脱附组分峰展宽、进样体积大，很难与毛细管色谱柱相匹配，需要冷阱对热脱附组分重新冷冻聚焦或者进行二次浓缩，增加了装置的复杂性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采样管及其在大气中痕量挥发性有机物分析中的应用，通过使用混合吸附剂和一级热解析，与气相色谱仪联用可同时分析测定空气中不同极性和不同沸点范围的挥发性有机物。

为实现上述目的，本实用新型的装置为：

一种采样管，所述采样管为内部顺序装填有碳分子筛TDX-01、石墨化炭黑STH-2和Tenax-TA的玻璃管或者石英管；

所述采样管内，填料按质量比计：碳分子筛TDX-01∶石墨化炭黑STH-2∶Tenax-TA＝(1.8-2.5)∶(4.6-6.3)∶(0.7-1.1)。

所述采样管在大气中痕量挥发性有机物分析中的应用，进行大气中痕量挥发性有机物的采样-富集-热解析；

大气痕量挥发性有机物采样-富集-热解析装置：从左向右依次分别以碳分子筛TDX-01、石墨化炭黑STH-2和Tenax-TA为吸附剂填充于采样管中；将大气从采样管的右端通入，大气中的痕量挥发性有机物吸附于采样管内；将采样管置于热解析仪中进行一次热解析，挥发性有机物随载气直接进入气相色谱仪进行分离分析。

热解析仪为一级热解析仪，由热解析炉及两端串联的两个两位四通阀构成；

采样管装入热解析炉中，采样管的一端通过第二连接管路与第二两位四通阀的一个接口相连，第二两位四通阀的第二个接口通过第一连接管路与第一两位四通阀一个接口相连，第一两位四通阀的第二个接口接样品气；

采样管的另一端通过第三连接管路与第三两位四通阀的一个接口相连，第三两位四通阀的第二个接口接载气；

第二两位四通阀的第三个接口通过第四连接管路与气相色谱仪中的毛细管色谱柱一端相连，毛细管色谱柱另一端接气相色谱仪中的检测器。

采样管在加热解析前通过载气进行反吹，采样管中的空气和水分随载气排出。

所述一级热解析装置在加热解析过程中，采样管置于热解析仪内，载气不通过采样管，当热解析温度达到280℃～310℃后，切换两位四通阀，使载气反吹采样管，挥发性有机物随载气进入气相色谱仪。

所述一级热解析装置与气相色谱仪进样口在线连接，挥发性有机物通过一次热解析后直接进入气相色谱仪进行分离分析。

本实用新型与现有大气VOCs采样-富集-热解析装置相比，有以下优点：

1.本实用新型采用三段不同性质和结构的填料，包括碳分子筛、石墨化炭黑和有机多孔高分子聚合物吸附剂，能够同时富集极性和非极性的挥发性有机物，适用范围广，保证样品采集完全。

2.本实用新型采用的一级热解析装置与气相色谱仪在线连接，使挥发性有机物通过一次热解析后直接进入气相色谱仪进行分离分析，提高了样品分析的灵敏度。

3.本实用新型所述装置在无冷阱对热脱附组分冷冻聚焦和二级解析的条件下，可使毛细管色谱柱保持对谱峰的分辨能力，尤其对低沸点、挥发性强的轻组分不会导致峰展宽。

附图说明

图1为本实用新型的一级热解析装置与气相色谱仪在线联用图。1，3，7为第一、第二、第三两位四通阀；2，4，6，9为第一、第二、第三、第四连接管路；8为热解析炉，内装有采样管5；10为毛细管色谱柱；11为检测器；12为气相色谱仪；17为样品气；18为载气。

图2为采样管示意图。13为碳分子筛TDX-01，14为石墨化炭黑STH-2，15为Tenax-TA，16为玻璃或石英纤维。

图3为本实用新型实施例3中C2～C7烃标样分析的谱图。

具体实施方式

实施例1

对本实用新型所述采样管的制备进行描述。

(1)吸附剂的填充：将49mg TDX-01、118mg STH-2、22mg Tenax-TA顺序填装于2mm I.D.×4mm O.D.×15cm的石英管内，填料之间用少量玻璃纤维隔开。如图2所示。

(2)采样管的老化：将填充好的采样管加热，在50mL/min高纯氮气保护下，以10℃/min速率从40℃升温至320℃，并保持30分钟。

实施例2

对本实用新型所述装置与气相色谱仪的在线联用进行描述。

如图1所示，采样管装入热解析炉中，采样管的一端通过第二连接管路与第二两位四通阀的一个接口相连，第二两位四通阀的第二个接口通过第一连接管路与第一两位四通阀一个接口相连，第一两位四通阀的第二个接口接样品气；

采样管的另一端通过第三连接管路与第三两位四通阀的一个接口相连，第三两位四通阀的第二个接口接载气；

第二两位四通阀的第三个接口通过第四连接管路与气相色谱仪中的毛细管色谱柱一端相连，毛细管色谱柱另一端接气相色谱仪中的检测器。

采集样品时，阀1、阀3和阀7位于图1所示位置，样品气经过连接管路2、4进入采样管5，样品气中的挥发性物质被吸附剂富集，其余组分经连接管路6放空，采样流速为80mL/min，采样体积为250mL。采样完成后，切换阀1和阀7，载气对采样管5进行反吹，采样管5中的水分随载气排出。切换阀7，此时载气不经过采样管5，加热热解析炉8，当热解析炉温度达到280℃～310℃后，切换阀3和阀7，热脱附组分随通过连接管路6、4、9的载气进入气相色谱仪12，经程序升温在毛细管色谱柱10分离后，在检测器11上得到检测。

实施例3

选择空气中挥发性有机物的代表化合物C2～C7烃样品，浓度为20ppb(v/v)，按照实施例2的步骤进行测定，分析结果见图3。

30m×0.53mm i.d.的三氧化二铝PLOT柱；不分流进样；氮气作载气，恒压30kPa；初始柱温33℃，保持2min，以20℃/min的速率升到100℃，保持7min，再以20℃/min的速率升到180℃，保持10min。进样口温度150℃；FID检测器温度250℃。

图中色谱峰1～17依次为：乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷、乙炔、反-2-丁烯、1-丁烯、顺-2-丁烯、环戊烷、正戊烷、1，3-丁二烯、反-2-戊烯、环己烷、3-甲基戊烷、正庚烷。采用本实用新型的采样管，实现了对宽沸点范围和不同极性样品的同时富集，通过一次热解析直接进行分析，降低了分析成本，提高了检测灵敏度。

Claims (4)

1.一种采样管，其特征在于：所述采样管为内部顺序装填有碳分子筛TDX-01、石墨化炭黑STH-2和Tenax-TA的玻璃管或者石英管。

2.如权利要求1所述的采样管，其特征在于：所述采样管内，填料按质量比计：碳分子筛TDX-01∶石墨化炭黑STH-2∶Tenax-TA＝(1.8-2.5)∶(4.6-6.3)∶(0.7-1.1)。

3.一种大气痕量挥发性有机物采样-富集-热解析装置，其特征在于：

从左向右依次分别以碳分子筛TDX-01、石墨化炭黑STH-2和Tenax-TA为吸附剂填充于采样管中。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：热解析仪为一级热解析仪，由热解析炉及两端串联的两个两位四通阀构成；

采样管(5)装入热解析炉(8)中，采样管(5)的一端通过第二连接管路(4)与第二两位四通阀(3)的一个接口相连，第二两位四通阀的第二个接口通过第一连接管路(2)与第一两位四通阀(1)一个接口相连，第一两位四通阀(1)的第二个接口接样品气(17)；

采样管(5)的另一端通过第三连接管路(6)与第三两位四通阀(7)的一个接口相连，第三两位四通阀(7)的第二个接口接载气(18)；

第二两位四通阀的第三个接口通过第四连接管路(9)与气相色谱仪(12)中的毛细管色谱柱(10)一端相连，毛细管色谱柱(10)另一端接气相色谱仪(12)中的检测器(11)。 

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