吹扫补集的原理
一、吹扫捕集的原理及操作步骤
吹扫捕集技术和静态顶空技术都属于气相萃取范畴，它们的共同特点是用氮气、氦气或其他惰性气体将被测物从样品中抽提出来。但吹扫捕集技术与静态顶空技术不同，它使气体连续通过样品将其中的挥发组分萃取后在吸附剂或冷阱中捕集，再进行分析测定，因而是一种非平衡态的连续萃取。因此，吹扫捕集技术又称动态顶空浓缩法。由于气体的吹扫，破坏了密闭容器中气液两相的平衡，使挥发组分不断地从液相进入气相而被吹扫出来，也就是说，在液相顶部的任何组分的分压为零，从而使更多的挥发性组分逸出到气相，所以它比静态顶空法能测量更低的痕量组分。
吹扫捕集气相色谱法分析流程如图5-1所示。1为六通阀，吸附和脱附通过它来完成，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℃。2为吸附剂管，外面用管式电炉3进行加热脱附，若需要在低温下吸附时，可把吸附管置于冷阱中。4为与六通阀连接的冷柱头，在吸附管加热脱附时，该毛细管柱放入装有液氮的杜瓦瓶5中，这样可以把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。6为分析柱，连接检测器。
图5-1 吹扫捕集气相色谱分析流程图
1-六通阀；2-吸附剂管；3-管式电炉；
4-冷柱头；5-杜瓦瓶；6-分析柱
吹扫捕集气相色谱法分析步骤大致如下：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，以一定流量通入吹扫瓶，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入分析柱；⑥进行色谱分析。
二、影响吹扫捕集吹扫效率的因素
吹扫效率是在吹扫捕集过程中，被分析组分能被吹出回收的百分数。影响吹扫效率的因素主要有吹扫温度、样品的溶解度、吹扫气的流速及流量、捕集效率和解吸温度及时间等。化合物不同，其吹扫效率也稍有不同。表5-2列出水中一些挥发性有机物的吹扫效率。
表5-2 一些挥发性有机物的吹扫效率
二．吹扫浪度
提高欢扫温度．相当于提高蒸气压，因此吹扫效率也随之提高。蒸气压是吹扫时施加到固体或液体上的压力，它依赖于吹扫温度和蒸气压相与液相之比。在吹扫含有高水溶性的组分时，吹扫温度对吹扫效率影响更大。但是温度过高带出的水蒸气量增加，不利于下一步的吸附，给非极性的气相色谱分离柱的分离也带来困难，水对火焰类检测器也具有碎灭作用。所以一般选取50℃为常用温度。对于高沸点强极性组分，可以采用更高的吹扫温度。
2．样品溶解度
溶解度越高的组分，其吹扫效率越低。对于高水溶性组分，只有提高吹扫温度才能提高吹扫效率。盐效应能够改变样品的溶解度，通常盐的浓度大约可加到15％～30％，不同的盐对吹扫效率的影响也有区别。
3．吹扫气的流速及吹扫时间
吹扫气的体积等于吹扫气的流速与吹扫时间的乘积。通常用控制气体体积来选择合适的吹出效率。气体总体积越大，吹出效率越高。但是总体积太大，对后面的捕集效率不利，会使捕集在吸附剂或冷阱中的被分析物吹落。因此，一般控制在400～500mL之间。
4. 捕集效率
吹出物在吸附剂或冷阱中被捕集，捕集效率对吹扫效率影响也较大，捕集效率越高，吹出效率越高。冷阱温度直接影响捕集效率，选择合适的捕集温度可以得到最大的捕集效率。
5．解吸温度及时间
一个快速升温和重复性好的解吸温度是吹扫捕集气相色谱分析的关键，它影响整个分析方法的准确度和精密度。较高的解吸温度能够更好地使挥发物送入气相色谱柱，得到窄的色谱峰宽。因此，一般都选择较高的解吸温度，对于水中的有机物(主要是芳烃和卤化物)，解吸温度通常采用200℃。在解吸温度确定后，解吸时间越短越好，从而得到对称的色谱峰。
三、商业化仪器介绍
1. Tekmar公司吹扫捕集仪器
Tekmar公司吹扫捕集仪器工作原理如图5-2所示。整个过程可分为样品吹扫和样品解吸两个阶段。在样品吹扫阶段，25mL样品(或5mL高浓度样品)被放入吹扫瓶中，氮气或氦气作为吹扫气以40mL·min-1的流速吹扫11～12min。在样品解吸阶段，捕集管在180℃热解吸4min，吹扫气以15mL·min-1的流速将其吹入气相色谱仪分离。
图5-2 Tekmar公司吹扫捕集仪器工作原理示意图
2. Chrompack公司吹扫捕集仪器
荷兰Chrompack公司生产的CP-4010型低温吹扫捕集仪装置图见图5-3。装置由吹扫瓶、水冷凝器、热解吸管、冷阱、毛细管、进样口六部分组成。吹扫瓶1用于盛放样品；水冷凝器2用于冷却除去水蒸气，以防水蒸气冷凝在冷阱中堵塞管路；热解吸管3温度保持在250℃，使吹出样品全部汽化；冷阱4通液氮控制捕集温度；毛细管5放在冷阱中，用于捕集吹出的挥发物；在吹扫结束后吹出物经进样口6进入气相色谱毛细柱7中分离。
图5-3 低温吹扫捕集装置图
1-吹扫瓶；2-水冷凝器；3-热解吸管；4-冷阱；
5-毛细管；6-进样口；7-色谱柱；8-水浴
