一種用于質譜的脈沖噴霧式膜進樣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及質譜分析領域，特別提供了一種用于質譜的脈沖噴霧式膜進樣裝置，采用脈沖間歇進樣方式，不僅增大溶液與膜的接觸表面積，而且增強了剪切作用，及減少膜表面溶劑的吸附，從而提高了樣品透過膜的效率而增大靈敏度；而且脈沖式進樣可降低試劑消耗量。
【背景技術】
[0002]環境中的揮發性有機物具有致癌和致突變性，對人體產生各種急、慢性損害，因此對于環境中揮發性有機物的在線檢測非常有價值。
[0003]其中，水環境中的揮發性有機物是關注的重點之一。當前，美國環境總署推薦的檢測水中揮發性有機物的方法(EPA601?612、624)主要是吹掃捕集氣質聯用法。這種方法雖然十分準確，但色譜的分析過程(幾分鐘到10多分鐘)耗時多、成本高，無法滿足目前對水樣連續監測的需要，另外冗長的離線分析過程可能使樣品的某些組分發生改變，從而影響分析結果的準確性。因此發展快速、實時的現場分析方法對水環境污染監測具有重要意義。
[0004]文獻中采用的膜進樣質譜通過膜裝置完成進樣，能快速的檢測環境中痕量的揮發性有機物，被廣泛用于痕量揮發性有機物的快速在線檢測。樣品通過滲透蒸發原理通過膜裝置進入到質譜的電離區，操作簡單，不需要樣品前處理；基本消除了基體干擾，靈敏度高，檢測限可以達到10_9(V/V)量級。其中最常用的富集膜是硅橡膠有機膜(PDMS)。當樣品流經PDMS膜表面時，樣品中的揮發性有機物由于各自的形狀、大小以及在膜中溶解度的不同導致在膜中滲透率的不同，滲透率大的組分透過膜時得到富集，而滲透率小的基體如水則很少透過，因此，揮發性有機物通過滲透蒸發(樣品液)或溶解擴散效應(樣品氣)透過膜時可以實現富集，其富集倍數可高達10-100倍。然而，傳統的膜進樣裝置一般采用膜直接與水溶液接觸的方式。在這種方式下，樣品溶液與膜的接觸表面有限，而且試劑消耗量大。再者，膜的表面始終存在極化層，影響對不同樣品的響應時間。
[0005]本裝置為了克服傳統膜進樣系統的缺點，在膜進樣的前端加入脈沖噴霧的方式。在負壓和注射泵壓力作用下，樣品溶液形成霧狀液滴，與進樣膜接觸。其中的揮發性有機物通過滲透蒸發(樣品液)或溶解擴散(樣品氣)原理透過進樣膜成為氣相有機物。噴霧過程，液滴的動能較大，一定程度上可以增大液滴與膜的剪切作用，且在負壓下溶劑迅速揮發，有利于提高溶液中揮發性有機物分子的滲透作用，提高滲透效率而增大靈敏度。
[0006]另外，膜后端采用加熱氣吹掃的方法，提高了樣品分子從膜內擴散到樣品緩沖區的速度，且有助于縮短進樣系統的響應時間和記憶效應。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種能快速在線富集揮發性有機物的吹掃式膜進樣-緩沖腔裝置。
[0008]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0009]包括一密閉的腔體，其中部通孔處設置有一進樣膜，該膜將腔體分隔為兩個密閉部分:膜的一側為差分噴霧區，膜的另一側為樣品緩沖區；
[0010]差分噴霧區的一端與進樣膜密封連接，另一端開口處設置有一脈沖進樣閥，差分噴霧區的下端設置有抽氣接口。
[0011]樣品緩沖區的一端的側壁上設置有緊貼進樣膜的載氣口，樣品緩沖區的另一端連接質譜進樣口，在樣品緩沖區和質譜進樣口之間設置有閥門。
[0012]膜的一側為差分噴霧區，膜的另一側為樣品緩沖區，進樣膜在樣品緩沖區的一側貼接支撐柵網。
[0013]脈沖進樣閥與差分噴霧區的另一端連接有注射泵。位于差分噴霧區的氣壓通過調節抽氣口所接的泵的抽速大小來控制，氣壓在10Pa到1000Pa之間；
[0014]載氣口通過毛細管與外接氣源相連，流速通過調節毛細管的內徑和長度或者使用流量控制器調節大小。樣品緩沖區體積I?100ml，位于進樣膜與閥門之間，可以通過閥門控制進樣量。
[0015]本裝置的工作過程:
[0016]樣品在注射泵泵的動力作用下通過進入脈沖閥中。在負壓和注射泵壓力作用下，樣品溶液形成霧狀液滴，與進樣膜接觸。其中的揮發性有機物通過滲透蒸發(樣品液)或溶解擴散(樣品氣)原理透過進樣膜成為氣相有機物，進樣膜后的氣相有機物通過加熱至合適溫度的載氣吹掃，迅速進入樣品緩沖區進行富集，吹掃氣的流速可以通過改變毛細管的長度或內徑進行調節，當要進行樣品檢測時，打開樣品緩沖區后的真空閥，氣相有機物通過質譜進樣管進入質譜儀進行分析。分析完畢后，可通過純凈水沖洗樣品流通腔部分，采用質譜儀側抽閥和吹掃氣將緩沖腔內的殘留有機物帶走，無記憶效應。
[0017]本發明的優點:
[0018]本裝置能夠實現快速在線環境中的揮發性有機物的檢測，實現直接進樣在線分析。本裝置可與質譜儀聯用，采用脈沖間歇進樣方式，不僅增大溶液與膜的接觸表面積，而且增強了剪切作用，及減少膜表面溶劑的吸附，從而提高了樣品透過膜的效率而增大靈敏度；而且脈沖式進樣可降低試劑消耗量。另外，加熱吹掃的方式，改善了進樣系統的響應時間，減少樣品的殘留。因此該裝置適用于質譜對環境水樣的在線分析過程。
【附圖說明】
[0019]圖1為脈沖噴霧式膜進樣裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1為一種用于質譜的脈沖噴霧式膜進樣裝置，其特征在于:包括一密閉的腔體10，其中部通孔處設置有一進樣膜4，該膜將腔體分隔為兩個密閉部分:膜的一側為差分噴霧區11，膜的另一側為樣品緩沖區12 ；
[0021]差分噴霧區11的一端與進樣膜4密封連接，另一端開口處設置有一脈沖進樣閥3，差分噴霧區11的下端設置有抽氣接口 6，
[0022]樣品緩沖區12的一端的側壁上設置有緊貼進樣膜4的載氣口 7，樣品緩沖區12的另一端連接質譜進樣口 9，在樣品緩沖區12和質譜進樣口 9之間設置有閥門8。
[0023]膜的一側為差分噴霧區11，膜的另一側為樣品緩沖區12，進樣膜4在樣品緩沖區12的一側貼接支撐柵網5。
[0024]脈沖進樣閥3與差分噴霧區11的另一端連接有注射泵2。位于差分噴霧區11的氣壓通過調節抽氣口 6所接的泵的抽速大小來控制，氣壓約為100Pa ；
[0025]載氣口 7通過毛細管與外接氣源相連，流速通過調節毛細管的內徑和長度或者使用流量控制器調節大小。
[0026]樣品緩沖區體積50ml，位于進樣膜4與閥門8之間，可以通過閥門8控制進樣量。
[0027]所用的進樣膜為聚二甲基硅氧烷膜(PDMS膜)，膜中無微孔，為均勻的致密膜，膜面積在50?10mm2,厚度為20?100 μ m,并采用圓形的支撐柵網支撐5以防止兩側氣壓差過大而破壞膜結構。
【主權項】
1.一種用于質譜的脈沖噴霧式膜進樣裝置，其特征在于:包括一密閉的腔體(10)，其中部通孔處設置有一進樣膜(4)，該膜將腔體分隔為兩個密閉部分:膜的一側為差分噴霧區(11)，膜的另一側為樣品緩沖區(12)； 差分噴霧區(11)的一端與進樣膜(4)密封連接，另一端開口處設置有一脈沖進樣閥(3 )，差分噴霧區(11)的下端設置有抽氣接口( 6 )。 樣品緩沖區(12)的一端的側壁上設置有緊貼進樣膜(4)的載氣口(7)，樣品緩沖區(12)的另一端連接質譜進樣口(9)，在樣品緩沖區(12)和質譜進樣口(9)之間設置有閥門(8)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:膜的一側為差分噴霧區(11)，膜的另一側為樣品緩沖區(12)，進樣膜(4)在樣品緩沖區(12)的一側貼接支撐柵網(5)。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:脈沖進樣閥(3)與差分噴霧區(11)的另一端連接有注射泵(2)。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:位于差分噴霧區(11)的氣壓通過調節抽氣口(6)所接的泵的抽速大小來控制，氣壓在10Pa到1000Pa之間。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:載氣口(7)通過毛細管與外接氣源相連，流速通過調節毛細管的內徑和長度或者使用流量控制器調節大小。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:樣品緩沖區體積I?100ml，位于進樣膜(4)與閥門(8)之間，可以通過閥門(8)控制進樣量。
【專利摘要】本發明涉及一種用于質譜的脈沖噴霧式膜進樣裝置，包括一密閉的腔體，其中部通孔處設置有一進樣膜。該膜將腔體分隔為兩個密閉部分：膜的一側為差分噴霧區，膜的另一側為樣品緩沖區。差分噴霧區的一端與膜相連接密封，另一端開口處設置有一脈沖進樣閥。溶液通過注射泵經過流路進入脈沖閥，在真空負壓下形成噴霧。最終霧滴噴灑于間隔有一定距離的進樣膜上。樣品緩沖區的側壁上設置有緊貼膜的載氣口。樣品緩沖區的另一端設置有閥門，用于控制進樣流量。樣品氣經過閥門最終進入質譜進行分析。
【IPC分類】H01J49-04
【公開號】CN104716003
【申請號】CN201310689815
【發明人】李海洋, 陳平, 謝園園, 花磊, 王艷, 蔣吉春, 劉巍
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日