本发明专利技术提供了一种无阀压力切换的全自动多维气相色谱系统及应用此系统分析混合物的方法。它基于压力平衡原理，通过控制辅助压力之间的压力差实现混合物样品从预柱到分析柱之间的切换，克服了一般多维气相色谱系统的移动切换阀容易漏气或堵塞的缺陷；应用这一系统分析混合物样品时，通过预运行的结果，结合程序自动设定分析时的压力及温度参数，达到自动化分析样品组分的效果，并做到多次分段切割，使各组分分离效果显著尤其适用于复杂混合物，从而克服了现有几种系统存在的弊端。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全自动多维气相色谱系统，特别涉及一种无阀压力切换的全自动多维气相色谱系统及其在混合物分析中的应用。
技术介绍
通常，复杂混合物样品的气相色谱分析中，经常需要使用通过串行两根或两根以上色谱柱形成的多维气相色谱。一般多维气相色谱至少有一根预柱和一根分析柱。待测样品由进样口进入后先流经预柱，再通过气路切换来改变样品流向由预柱流向冷阱进行冷却后再进入分析柱作进一步分析。通常使用的气路切换方式主要有三种(1)基于无阀压力切换的原理，即由外界气路的压差来控制样品的流向；(2)基于流量分配原理实现样品流向改变；(3)由机械阀连接外接控制气路，通过控制机械阀实现组分在两色谱柱之间的切割。基于压力平衡的无阀压力切换法虽然早在1968年就已提出，Siemens、Packard、Pye Unican、Dani、P-E、Chrompakard等公司均开发生产过类似的产品。然而这些产品使用时调试困难往往需要借助经验判断，容易产生误差，且工作效率较低，不适于分析复杂样品。另外中国专利87105095是基于流量分配原理来实现气路切换，但这一方法所用系统中的被调切换气流等参数需预先精确计算，分析复杂样品时势必带来很大的计算量，且需要手动设定，操作十分繁琐。而如图2所示的澳大利亚SGE公司MDS6890多维气相色谱系统即是通过切割阀连接外控气路来控制样品流向，实现从预柱到分析柱的切换。但是这一系统存在以下缺点(1)需外部阀箱，导致成本增加；(2)需活动的切割阀，在使用过程中易漏气，故障率高，导致成本增加；(3)有死体积，必须增加专门的补充气路，从而成本也相应增加；(4)切割阀上样品与不锈钢、石墨接触面较大，可能有活性，影响分析结果。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种无阀压力切换的全自动多维气相色谱系统，它基于压力平衡原理来控制外气路切换样品流向，避免了使用切割阀带来的死体积、漏气、故障率高等弊端，并采用程序控制自动完成，操作简单。本专利技术的另一个目的在于提供一种使用无阀压力切换的全自动多维气相色谱系统分析复杂混合物的方法，它通过程序控制所有参数，实现全自动序列分析，对复杂样品有良好的分离效果。为了实现以上目的，本专利技术提供了一种无阀压力切换的全自动多维气相色谱系统，它包括进样口10、气路调节系统、预柱11、监视检测器13、冷凝系统和分析柱12、分析检测器14，其中所述气路调节系统由辅助压力3、限流管1、限流管2、中间限流器8、辅助压力4组成，其中辅助压力3通过一接头同时连接限流管1与限流管2的一端，限流管1的另一端与中点限流器8的一端相连，限流管2的另一端与监视检测器13相连，中点限流器8的另一端与辅助压力4与相连，中点限流器8的另一端与分析柱12相连，分析柱的柱头部分经过冷凝系统实现柱头冷却。较佳的，所述冷凝系统由辅助压力5、冷却剂阀门6及冷阱7组成；较佳的，所述接头为Y-splitter 9(零死体积玻璃压合接头)；较佳的，所述预柱11与分析柱12均为普通毛细管色谱柱；较佳的，所述监测检测器13与分析检测器14为气相色谱检测器，如质谱仪。其工作原理为(1)直通状态辅助压力3关闭，预柱流出物通过限流管1、限流管2达到监视检测器；辅助压力4提供中点压力，维持分析柱的载气流量。(2)中心切割当感兴趣的目标物流出时，辅助压力3打开且压力高于辅助压力4，预柱气流向分析柱流动；辅助压力5提前约2-3分钟打开，打开冷却剂的开关，冷却剂喷出，将切割组分冷凝在分析柱的柱头。切割完成后，辅助压力3关闭，系统恢复到直通状态，气相色谱仪降温至合适温度，然后冷却剂关闭，开始第二阶段的程序升温，切割组分在分析柱上分离，由分析检测器检测。(3)反吹进样口分流阀打开，压力低于辅助压力4(中点压)，预柱11载气反向流动，将残留在预柱中的高沸点成分吹出，目的是加快分析速度，减轻预柱的污染。本专利技术还提供了一种无阀压力切换的全自动多维气相色谱系统分析混合物的方法，它包括以下步骤(1)预运行关闭辅助压力3，由进样口进样，预柱流出物通过限流管限流管2达到监视检测器；辅助压力4提供中点压力，维持分析柱的载气流量；在监视检测器13中检测并记录预柱上样品中各组分的保留时间，为选择切割时间提供依据，然后通过辅助压力3、4、5设定切割条件，设置气相色谱程序升温条件，构成完整的气相色谱分析方法，并生成分析方法的序列；(2)分析再次进样且各待测组分依照预运行记录的结果，先后顺序流出；当目标组分流出时，辅助压力3打开且压力高于辅助压力4，预柱流出物改变流向到达分析柱；将切割组分冷凝在分析柱的柱头，切割完成后，辅助压力3关闭，气相色谱仪降温至合适温度，然后冷却剂关闭，开始第二阶段的程序升温，切割组分在分析柱12上分离，由分析检测器14检测，获得二维色谱数据。如步骤(1)中所述的在监视检测器13中检测并记录预柱上样品中各组分的保留时间，为选择切割时间提供依据，然后通过辅助压力3、4、5设定切割条件，设置气相色谱程序升温条件，构成完整的气相色谱分析方法，并生成分析方法的序列；辅助压力3、4、5的压力及温度参数均由程序控制自动生成，操作简单，且由于使用无阀压力切换的全自动多维气相色谱系统，避免了分析时由于死体积存在而影响分析结果。同时还可以进行反吹将进样口分流阀打开，使气路压力低于辅助压力4(中点压)，预柱载气反向流动，将残留在预柱中的高沸点成分吹出，目的是加快分析速度，减轻预柱的污染，所以此方法特别适用于分析复杂混合物。本专利技术的有益效果为由于使用无阀压力切换方式，避免了一般使用切割阀的多维气相色谱系统存在的死体积、故障率高、易漏气、需外接阀箱及补气等问题，降低成本并提高了分析效果；采用Y-splitter连接头做切割部件可避免与样品接触发生反应的问题；克服了现有无阀压力切换装置的调试困难等问题；通过压力平衡原理控制气路，避免了现有基于流量分配原理系统需要事先精确计算流量的不便，只需要通过程序基于预运行结果整体设定各辅助压力的压力参数及温度即可实现自动切换，能够自动调试，并形成全自动序列分析，尤其适用于分析复杂混合物。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意2为澳大利亚SGE公司MDS6890多维气相色谱系统结构示意3为烤烟精油样品预柱-FID预运行色谱4为烤烟精油样品23.0-25.0分钟切割组分在分析柱-MS上的总离子流色谱5为烤烟精油样品切割分析过程中GC-FID监视色谱6为卷烟烟气粒相物样品预柱-FID预运行的色谱7为卷烟烟气粒相物样品8-10分钟的切割组分在分析柱-MS上的总离子流色谱8为卷烟烟气粒相物样品切割分析过程中GC-FID监视色谱图标号说明1限流管 22进样口2限流管 23预柱3辅助压力 24限流管4辅助压力 25中点限流器5辅助压力 26冷阱6冷却剂阀门 27分析柱7冷阱 28切割阀8中点限流器 29补充气9 Y-splitter 30监视检测器10进样口 31分析检测器11预柱32中点压力12分析柱 41烤烟精油样品预柱-FID预运行色谱图中13监视检测器 23.0-25.0分钟的切割组分14分析检测器 42卷烟烟气粒相物样品预柱-FID预运行色谱15冷凝剂 图中8-10分钟的切割组分21载气具体实施方式以下结合附图及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无阀压力切换全自动多维气相色谱系统，它包括：进样口（１０）、气路调节系统、预柱（１１）、监视检测器（１３）、冷凝系统和分析柱（１２）、分析检测器（１４），其特征在于：所述气路调节系统由辅助压力（３）、限流管（１）、限流管（２）、中间限流器（８）、辅助压力（４）组成，其中辅助压力（３）通过一接头同时连接限流管（１）与限流管（２）的一端，限流管（１）的另一端与中点限流器（８）的一端相连，限流管（２）的另一端与监视检测器（１３）相连，中点限流器（８）的另一端与辅助压力（４）与相连，中点限流器（８）的另一端与分析柱（１２）相连，分析柱的柱头部分经过冷凝系统实现柱头冷却。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施超，
申请(专利权)人：上海烟草集团公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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