固液一體吹掃捕集儀是一種高效、靈敏的分析儀器,在環境監測、食品安全、工業安全和科學研究等領域有著廣泛的應用。其工作原理基于動態頂空設計。通過吹掃氣(如氦氣或氮氣)不斷吹掃U型管或樣品瓶中的樣品,使揮發性有機物(VOCs)不斷被帶入到捕集管中被捕集。隨后,通過加熱捕集管將分析物釋放出,并進入氣相色譜(GC)或氣相色譜-質譜聯用儀(GC/MS)進行分離和檢測。這一過程實現了對樣品中揮發性有機物的富集和高效分析。
固液一體吹掃捕集儀其結構設計需滿足“吹掃-捕集-解析-傳輸”的完整流程,同時兼容固體和液體樣品的前處理需求。主要組成部分如下:
一、樣品前處理與吹掃系統
樣品引入裝置
液體樣品接口:通常為帶密封蓋的吹掃瓶(容量多為20-40mL),通過針頭或管路與吹掃氣連接,確保液體樣品在密閉環境中被吹掃。
固體樣品適配器:針對土壤、沉積物等固體樣品,設計有專用樣品舟或萃取池,可通過惰性氣體吹掃釋放其中的揮發性成分,部分設備支持動態頂空模式。
吹掃氣路組件
氣源接口:連接高純氮氣(或氦氣),配備壓力調節閥和流量計(控制吹掃氣流量,通常為20-100mL/min)。
吹掃管/噴頭:插入樣品基質中(液體)或貼近樣品表面(固體),使載氣均勻吹掃樣品,高效帶出VOCs。
二、捕集與解析系統
捕集阱
核心部件,內裝吸附劑(如Tenax、硅膠、活性炭等,或復合填料),用于吸附吹掃出的VOCs。根據目標物沸點不同,可選擇不同填料組合,提高捕集效率。
部分設備支持多阱切換,可針對不同樣品快速更換捕集阱,避免交叉污染。
溫度控制模塊
捕集阱制冷裝置:通常為電子制冷或液氮制冷,使捕集阱在低溫(如-10℃~20℃)下工作,增強吸附劑對VOCs的保留能力。
解析加熱器:用于捕集阱快速升溫(如180℃~300℃),使吸附的VOCs迅速解析,進入后續檢測系統(如氣相色譜儀)。
三、傳輸與分離系統
傳輸線
連接捕集阱與氣相色譜(GC)進樣口的管路,通常為惰性材質(如熔融石英管),并配備加熱套,維持溫度(如80℃~150℃)以防止VOCs在傳輸過程中冷凝。
閥門切換裝置
多為六通閥或十通閥,通過自動切換實現“捕集”與“解析”狀態的轉換:捕集時,VOCs進入捕集阱;解析時,載氣將解析出的VOCs反吹至傳輸線,進入GC分離。
四、輔助與控制系統
廢液/廢氣處理單元
廢液收集瓶:收集吹掃后的樣品廢液,部分設備帶自動排空功能。
廢氣出口:連接排氣管路,將吹掃后的載氣(含未被捕集的雜質)導出至室外或廢氣處理裝置。
控制面板與軟件
包含觸摸屏或按鍵操作界面,可設置吹掃時間、溫度、捕集溫度、解析時間/溫度、傳輸線溫度等參數。
配套工作站軟件支持方法編輯、數據記錄、程序控制(如自動進樣、多步驟時序控制),部分設備可與GC/MS系統聯動。
動力與支撐部件
若設備帶自動進樣功能,包含樣品盤、機械臂等自動進樣組件;
機身框架、減震腳墊等支撐結構,確保設備運行穩定。
五、核心設計特點(固液一體適配)
固體樣品處理時,通過優化吹掃氣流量和樣品接觸方式(如振動輔助吹掃),提高揮發性成分的釋放效率;
液體樣品則通過傳統的氣泡吹掃模式,確保VOCs充分轉移至捕集阱。