气相色谱快速固体进样技术及氦放电光离子化检测器的研发

论文摘要

本论文进行了气相色谱快速直接固体进样技术和气相色谱—氦放电光离子化检测器的研发。气相色谱目前一直以快速分析、现场检测技术及便携式气相色谱作为发展的方向。直接固体进样技术快速方便,对于不复杂的样品无需要经过预处理直接进样,快速高效。加上直接进样技术对人员的要求不高,能有效地提高检测方法的普及性。该技术在面对大批量样品检测的情况下,能作为样品初筛的手段,对有问题的个案再作详细的分析,以提高检测效率；氦放电光离子化检测器对于传统的检测器(如FID、TCD)有结构简单、容易实现微型化和高灵敏度的优势。另外,氦放电光离子化检测器对大部份挥发性有机物皆有响应,属于通用型检测器,且只需一路载气,能减少色谱仪的体积。对该检测器的研发能为日后开发便携式气相色谱仪作出准备。本论文对上述技术的研究工作如下：第一章简单介绍气相色谱的历史及现今的发展趋势,论述了快速测定及现场检测技术成为现在气相色谱领域的研究主流。着重讨论快速直接进样技术和光离子化技术在气相色谱研究中的发展情况,概述它们的特点和应用。最后提出本论文的选题目的及意义。第二章开发了直接固体进样技术,对谷物样品中农药残留的含量进行快速的分析测定。本方法的特点在于在传统的气相色谱分流/不分流进样器中实施固体进样技术,对进样器的气路作简单的修饰使分流/不分流进样器可以快速除去进样过程中进入仪器中的氧气和样品的低沸点挥发性基质,再通过温度的控制防止样品的高沸点基质汽化并进入色谱柱中。进样过程方便简单,只需五分钟便可完成操作。实验以加标农药的回收率、线性范围、重复性、相对标准偏差、LOD及LOQ等方面来评价该方法的可行性。实验结果表示该方法快速、可靠,重复性好,适合应用于谷物样品的农残检测分析,其快速的分析周期对大批量样品的快速筛选具有一定的意义。第三章对氦放电光离子化检测器作出研究。该检测器利用氦放电产生的高能光子及氦亚稳态离子将色谱柱流出的组份逐一电离,产生信号,最后由计算器生成相对应的色谱峰。本工作从检测器的设计开始讨论,接着对实物加工,选用的材料、检测器的组装、检测器的尺寸大小,氦气放电条件,氦气流量等工作参数作出了进一步的研究。并对后续的研究工作作出探讨并总结。本论文以研究快速进样技术及适用于便携气相色谱的检测器作为研究主题,发展了相关的技术。这些技术将为日后进行快速测定及现场检测提供有效的手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 直接进样技术
• 1.2.1 固相微萃取
• 1.2.2 直接固体进样器
• 1.2.3 热解吸附技术
• 1.3 光离子化技术
• 1.3.1 光离子化检测器的发展及应用
• 1.3.2 光离子化检测器与便携式气相色谱联用
• 1.4 放电式—光离子化技术
• 1.4.1 脉冲放电氦光离子化检测器
• 1.4.2 脉冲放电电子捕获检测器
• 1.4.3 脉冲放电发射检测器
• 1.5 论文选题的意义及内容
• 1.6 参考文献
• 第二章 气相色谱快速固体进样技术测定谷物中农药残留量
• 2.1 引言
• 2.2 实验部份
• 2.2.1 仪器试剂与材料
• 2.2.2 分流/不分流进样口的修饰
• 2.2.3 直接固体进样的操作步骤
• 2.2.4 气相色谱分析条件
• 2.2.5 方法有效性的考察
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 进样口汽化温度的控制
• 2.3.2 氧气及小分子基质的去除
• 2.3.3 样品尺寸及其进样量
• 2.3.4 方法的可行性考察
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 氮放电光离子化检测器的研发
• 3.1 引言
• 3.2 He-PID的工作原理及电离模式
• 3.2.1 工作原理
• 3.2.2 电离模式
• 3.3 He-PID的研制与安装
• 3.3.1 检测器的设计和结构
• 3.3.2 检测器材料的选择
• 3.3.3 检测器与气相色谱仪的安装
• 3.3.4 检测器的加工实物图
• 3.4 He-PID的影响因素
• 3.4.1 放电电极对氦放电光源产生的影响
• 3.4.2 放电电压对电离源稳定性的影响
• 3.4.3 放电区距离对信噪比的影响
• 3.4.4 电离区电场梯度对信噪比的影响
• 3.4.5 氦气补充气的流量对信噪比的影响
• 3.5 He-PID的性能评价
• 3.5.1 工作条件
• 3.5.2 检测器精度
• 3.5.3 基线噪声和飘移
• 3.5.4 检测器对样品的色谱响应图
• 3.6 本章总结及对工作的展望
• 3.7 参考文献
• 攻读学位期间的学术成果
• 致谢