吹扫捕集的基本原理及操作步骤

吹扫捕集的基本原理及操作步骤
如前所述，吹扫捕集属于气相萃取范畴，通常情况下经吹扫捕集的气体均直接进人检测器中进行检测。与吹扫捕集联用的仪器以气相色谱仪应用最为广泛，因此本节结合气相色谱仪介绍吹扫捕集的基本原理和装置。
　　吹扫捕集-气相色谱法联用装置如图所示。吸附和脱附通过六通阀来完成，为减少吸附效应，阀体应固定在插有加热体的厚金属板上并保持温度在200℃ ，用管式电炉加热吸附剂管进行加热脱附。若需要在低温下吸附时，可把吸附剂管置于冷阱中，冷柱头与六通阀连接，在吸附剂管加热脱附时，该毛细管柱放人装有液氮的杜瓦瓶中将组分集中在分析柱的柱头，对提高分析柱的分析能力很有利。解吸出的待测组分经GC 分析柱进行测定。


　　吹扫捕集过程一般分为吹扫、吸附和解吸三个步骤。基于VOCs 在水相及其上方空间存在分配平衡，吹扫阶段用惰性气体对溶液连续鼓泡，将VOCs 从溶液中吹扫出来；顶空气相中的有机物在惰性气体推动下进入捕集器并富集在吸附剂上，理论上要求分析物在吸附剂上的量不超过泄漏体积（Break Through Volume , BTV ) ；当解吸器迅速加热捕集管至预定高温时，表面吸附的有机物脱附并随载气全部反吹人色谱柱，与此同时，GC 运转起来开始进行色谱分析。吹扫捕集与热解吸结合简化了样品处理过程，对GC 而言未经稀释的热吹脱产物有利于尖锐对称色谱峰的形成，所以吹扫捕集法的灵敏度比溶剂萃取法高得多，检测限达到1μg / kg 数量级，是一种高效的样品前处理技术。
　　吹扫捕集-气相色谱法的分析步骤大致如下：① 取一定量的样品加入到吹扫瓶中；② 将经过硅胶、分子筛和活性炭干燥净化的吹扫气，以一定流量通人吹扫瓶，以吹脱出挥发性组分；③ 吹脱出的组分被保留在吸附剂或冷阱中；④ 打开六通阀，把吸附管置于气相色谱的分析流路；⑤ 加热吸附管进行脱附，挥发性组分被吹出并进人分析柱；⑥ 进行色谱分析。
　　泄漏体积是一个与吸附剂吸附能力有关的参量，指特定温度下某化合物被吹扫而完全通过捕集管内1.0g吸附剂时所需的载气体积困，简而言之，即分析物的保留体积。分析物在捕集管中的转移过程如图所示，捕集管长5～30cm 、直径约0.6cm ，吸附剂质量在1.0g左右。
分析物在吸附剂内的运动过程受动力学和热力学因素影响，为表征载气量与分析物运动状态的关系，引入泄漏曲线（如图所示）。

　　理论上，1g吸附剂的泄漏体积BTV0为：



式中，Vg为比保留体积；tR 为泄漏曲线中点对应的保留时间；t1为泄漏曲线起点时间；Fc为体积流速；Tc为柱温；公式右边第二项是1 / 2 峰底宽。
　　高斯峰的BTV0与理论塔板数N 的关系为：

将BTV0换算为采样温度Te （K）、压力pe（kPa ）条件下的体积，则吸附剂填充量为W（g）时采样管的最大采样体积Vmax为：



同理，组分100％流出时的泄漏体积BTV 为：



　　BTV 是一个重要的参数，常用于确保分析物的流程在吸附剂床的范围之内。吹扫时，为避免分析物的损失，一般吹扫气体积不能超过泄漏体积的一半；解吸时，BTV 用于指导载气流量确保解吸气全量反吹入色谱柱，以提高分析灵敏度并节约载气用量。