【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于長(zhǎng)鏈烷烴在線分析系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、有機(jī)氣溶膠(oa)是大氣細(xì)顆粒物(pm2.5)的重要組成部分，約占對(duì)流層低層大氣顆粒物的20％～60％。近幾十年來，研究人員對(duì)有機(jī)氣溶膠進(jìn)行了大量的外場(chǎng)觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)室分析和模擬工作。其中，長(zhǎng)鏈烷烴(碳數(shù)大于12)作為oa的重要組成部分，不僅可以指征氣溶膠的來源和組成，還可以影響pm2.5物理和化學(xué)性質(zhì)，因此具有重要的環(huán)境和氣候意義。長(zhǎng)鏈烷烴的排放與燃燒源、工業(yè)排放和生物質(zhì)燃燒等活動(dòng)密切相關(guān)，因此它們的濃度和分布可以作為評(píng)估空氣質(zhì)量和污染源的重要指標(biāo)。此外，長(zhǎng)鏈烷烴在氣溶膠中的積累可能影響云的形成和降水過程，從而對(duì)氣候變化產(chǎn)生間接影響。因此，研究長(zhǎng)鏈烷烴在大氣中的行為對(duì)于理解大氣化學(xué)和氣候系統(tǒng)至關(guān)重要。然而目前oa中長(zhǎng)鏈烷烴的測(cè)量面臨多重挑戰(zhàn)。例如氣溶膠樣品復(fù)雜，含有多種干擾物質(zhì)，導(dǎo)致分離和定量分析困難；長(zhǎng)鏈烷烴的濃度通常較低，對(duì)儀器檢測(cè)下限要求高；長(zhǎng)鏈烷烴的測(cè)量結(jié)果需要結(jié)合其他化學(xué)成分進(jìn)行綜合分析，增加了數(shù)據(jù)解釋的復(fù)雜性等。
2、目前，石英濾膜采樣結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(gc-ms)離線分析是最常用的長(zhǎng)鏈烷烴檢測(cè)方法，但其存在一些顯著的缺點(diǎn)。如濾膜采樣通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間(從幾小時(shí)到幾天)，以確保足夠的樣品量被捕集，這種長(zhǎng)時(shí)間的采樣無法捕捉短期內(nèi)的污染物濃度變化，限制了對(duì)瞬時(shí)污染事件的捕捉；其次，在長(zhǎng)時(shí)間的采樣過程中，顆粒態(tài)長(zhǎng)鏈烷烴可能會(huì)通過氣粒分配轉(zhuǎn)移至氣態(tài)而損失掉，導(dǎo)致對(duì)測(cè)量濃度的低
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法及系統(tǒng)。
2、本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，該方法包括：
3、s1：采樣時(shí)，通過帶pm2.5切割頭的旋風(fēng)分離器吸入環(huán)境空氣，再通過多通道碳脫除器去除氣相有機(jī)物，隨后顆粒物集中收集到熱脫附單元(ctd)，采樣時(shí)間為60分鐘；
4、s2：隨后，通過ctd的升溫程序過程，使得被捕集的有機(jī)物氣化，從而導(dǎo)入后續(xù)聚焦捕集阱(ft)中；在熱脫附之前，將5μl的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)混合溶液加入ctd單元中；
5、s3：隨后，將ft升溫至315℃，同時(shí)用7ml/分鐘的氦氣進(jìn)行反吹，將待測(cè)物通過無閥進(jìn)樣系統(tǒng)導(dǎo)入一維gc色譜柱，本過程用時(shí)12分鐘；
6、s4：隨后gc×gc-ms啟動(dòng)分離與分析序列；其中，gc×gc升溫程序?yàn)椋菏紫仍?5℃保持5分鐘，緊接著以6℃/min的速率升溫至195℃，且在此溫度下保持2min，然后以7℃/min的速率使溫度上升到300℃，并在此溫度下保持12min；每個(gè)樣品的分析時(shí)間為60分鐘，同時(shí)tag系統(tǒng)在gc×gc-ms系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)采集下一個(gè)環(huán)境樣品，以此往復(fù)；
7、s5：分離后的化合物進(jìn)入質(zhì)譜儀，首先經(jīng)過離子源電子轟擊ei，在此過程中，樣品分子被高能電子轟擊，導(dǎo)致分子斷裂，化合物被離子化，形成帶電離子；生成的離子被加速并聚焦，進(jìn)入四極桿質(zhì)譜分析器；加速電場(chǎng)使離子獲得動(dòng)能，形成高能離子束；離子根據(jù)其質(zhì)荷比(m/z)在質(zhì)譜分析器中分離，不同質(zhì)荷比的離子在分析器中以不同的方式移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)分離；分離后的離子被檢測(cè)器捕獲，生成質(zhì)譜圖，顯示離子的相對(duì)豐度與質(zhì)荷比的關(guān)系；通過與nist庫比對(duì)，可以識(shí)別樣品中的化合物并進(jìn)行定性與定量分析。
8、所述ctd的升溫程序?yàn)槌跏紲囟仍O(shè)置45℃，持續(xù)2分鐘，然后以每分鐘50℃的速率升至330℃，并保持在330℃保持12分鐘，樣品從ctd中解吸。
9、所述內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)混合溶液為含氘代烷烴。
10、所述一維gc色譜柱為db-5ms，規(guī)格為30m×0.25mm×0.25μm；
11、二維gc的運(yùn)行模式是在原來一維gc柱的基礎(chǔ)上通過固態(tài)熱調(diào)制器連接第二維gc柱，并最終通過檢測(cè)器進(jìn)行分析；該運(yùn)行模式下，第一維柱流量與第二維柱流量相同。
12、所述固態(tài)熱調(diào)制器主要由中間的一個(gè)冷區(qū)，兩邊兩個(gè)熱區(qū)組成，分別稱為左側(cè)進(jìn)口熱區(qū)和右側(cè)出口熱區(qū)；在冷區(qū)內(nèi)部，一片金屬塊緊貼半導(dǎo)體制冷元件實(shí)現(xiàn)制冷；兩個(gè)熱區(qū)通過加熱片實(shí)現(xiàn)加熱；兩熱區(qū)和冷區(qū)之間各裝有一根銅針，一端鎖定在熱區(qū)壁上，將熱區(qū)溫度有效傳導(dǎo)至銅針整個(gè)長(zhǎng)度；另一端伸入到冷區(qū)，和冷區(qū)金屬塊保持一定距離而不接觸；這樣的設(shè)計(jì)既保證了極快的溫度切換，同時(shí)又限制了冷區(qū)和熱區(qū)之間的熱串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)了三溫區(qū)的獨(dú)立控制；兩熱區(qū)的銅針和貫穿冷區(qū)金屬塊的中心孔實(shí)現(xiàn)了精確對(duì)準(zhǔn)，以確保一根熔融石英毛細(xì)調(diào)制柱順暢穿過；右側(cè)熱區(qū)背后有一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電磁閥，其延長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸伸入熱區(qū)內(nèi)部連接一個(gè)金屬擺臂；調(diào)制柱固定在金屬擺臂的末端抓手上，以此將電磁閥的圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成調(diào)制柱在三溫區(qū)間的水平運(yùn)動(dòng)；調(diào)制柱在兩個(gè)熱區(qū)內(nèi)各自彎曲成一個(gè)柱圈，并穿過固定于熱區(qū)下部的銅管傳輸線伸入到柱溫箱內(nèi)，與一維柱進(jìn)口端和二維柱出口端進(jìn)行連接。
13、所述固態(tài)熱調(diào)制器調(diào)制過程由調(diào)制柱在不同溫區(qū)之間的來回移動(dòng)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)調(diào)制柱向左移動(dòng)時(shí)，其中的某一段從冷區(qū)移動(dòng)到進(jìn)口熱區(qū)，之前在冷區(qū)時(shí)冷凝或保留的化合物被重新加熱釋放；同時(shí)，另一段從出口熱區(qū)移動(dòng)到冷區(qū)，這樣將第一級(jí)紅色部分中釋放出來的化合物重新冷凝或保留在第二級(jí)黑色部分中；經(jīng)過一段時(shí)間后，當(dāng)調(diào)制柱向右移動(dòng)時(shí)，第一級(jí)重新進(jìn)入冷區(qū)，將第一維柱子餾出的化合物進(jìn)行冷聚，阻止其進(jìn)入二維柱；第二級(jí)則移動(dòng)到出口熱區(qū)，將之前冷聚在第二級(jí)的化合物快速釋放到第二維柱子進(jìn)行二維分析；調(diào)制柱連續(xù)不斷地在三個(gè)溫區(qū)之間穿梭運(yùn)動(dòng)，形成了經(jīng)典的兩級(jí)熱調(diào)制過程。
14、本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體包括：
15、tag采樣模塊：采樣時(shí)，通過帶pm2.5切割頭的旋風(fēng)分離器吸入環(huán)境空氣，再通過多通道碳脫除器去除氣相有機(jī)物；
16、熱脫附分析模塊：與標(biāo)樣注射系統(tǒng)連接，顆粒物集中收集到熱脫本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，CTD的升溫程序?yàn)椋撼跏紲囟仍O(shè)置為45℃，持續(xù)2分鐘，然后以50℃/min的速率升至330℃，并在330℃保持12分鐘，使樣品從CTD中解吸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，所述內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)混合溶液為含氘代烷烴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，所述一維GC色譜柱為DB-5MS，規(guī)格為30m×0.25mm×0.25μm；二維GC運(yùn)行模式為在一維GC柱基礎(chǔ)上通過固態(tài)熱調(diào)制器連接第二維GC柱，并通過檢測(cè)器分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，所述固態(tài)熱調(diào)制器由冷區(qū)和左右兩個(gè)熱區(qū)組成，冷區(qū)內(nèi)設(shè)有緊貼半導(dǎo)體制冷元件的金屬塊；熱區(qū)通過加熱片加熱，并各裝有一根銅針連接到冷區(qū)，實(shí)現(xiàn)三溫區(qū)獨(dú)立控制和快速溫度切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，所述固態(tài)熱調(diào)制器的調(diào)制過程通過調(diào)制柱在
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，調(diào)制柱在冷區(qū)內(nèi)冷聚合物質(zhì)并阻止其進(jìn)入二維柱，在出口熱區(qū)內(nèi)釋放冷聚化合物進(jìn)入二維柱進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)二級(jí)分離和分析。
8.一種基于如權(quán)利要求1-7所述基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法的基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法的步驟。
10.一種信息數(shù)據(jù)處理終端，其特征在于，所述信息數(shù)據(jù)處理終端用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求7所述基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析系統(tǒng)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于全二維氣相色譜和氣溶膠熱脫附分析儀的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，該方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，ctd的升溫程序?yàn)椋撼跏紲囟仍O(shè)置為45℃，持續(xù)2分鐘，然后以50℃/min的速率升至330℃，并在330℃保持12分鐘，使樣品從ctd中解吸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，所述內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)混合溶液為含氘代烷烴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，所述一維gc色譜柱為db-5ms，規(guī)格為30m×0.25mm×0.25μm；二維gc運(yùn)行模式為在一維gc柱基礎(chǔ)上通過固態(tài)熱調(diào)制器連接第二維gc柱，并通過檢測(cè)器分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的長(zhǎng)鏈烷烴在線分析方法，其特征在于，所述固態(tài)熱調(diào)制器由冷區(qū)和左右兩個(gè)熱區(qū)組成，冷區(qū)內(nèi)設(shè)有緊貼半導(dǎo)體制冷元件的金屬塊；熱區(qū)通過加熱片加熱，并各裝有一根銅針連接到冷區(qū)，實(shí)現(xiàn)三溫區(qū)獨(dú)立控制和快速溫度切換。
6.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李莉，張坤，周標(biāo)，朱濟(jì)奇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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