|
(1)提出问题 顶空分析，是指取样品基质(液体和固体)上方的气相部分进行色谱分析，最早出现在1939年，后来与专门分析气体或样品蒸气的GC结合，即GC顶空进样，如今顶空进样早已经成为一种应用普遍、重要的GC进样技术。
顶空进样是通过样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样品中的含量，是一种间接分析方法。它是基于在一定条件下，气相和凝聚相(液相和固相)之间存在着分配平衡，因此气相的组成能反映凝聚相的组成。根据取样和进样方式的不同，顶空进样分为静态顶空和动态顶空(即吹扫捕集)。
为什么不采用直接进样分析，而要采用间接的顶空进样分析呢?静态顶空和动态顶空各自有什么特点?各自适用于哪些样品的分析呢?
(2)分析原因气相分析时，很多样品不能直接进样，如工业污水中的有机挥发物，需要进行前处理后间接进样，顶空进样本质是一种净化样品的前处理方法。传统的液固萃取、液液萃取等前处理方法，都是用溶剂萃取样品组分，试剂纯度以及样品组分可能与溶剂形成共萃物，都不可避免引入干扰因素。与之相比，顶空进样是用气体萃取样品组分，如采用高纯且不干扰实验分析的气体，能减少实验的干扰因素，一般高纯气体与高纯溶剂比相对便宜，因此也能降低实验成本。这是顶空进样之所以被广泛应用的重要原因。
静态顶空，就是将样品密封在一个容器中，在一定温度下放置一段时间使气液两相达到平衡，然后取气相部分进行GC分析。静态顶空，根据一次取样的分析结果，可测定原来样品中挥发性组分的含量，又称为一次气相萃取。如果继续取样分析，分析结果与第一次的分析结果会不同。而动态顶空，是连续气相萃取，即多次取样，直到将样品中的挥发性组分完全萃取出来。一般是在样品中连续通入惰性气体，挥发性组分即随该萃取气体从样品中逸出，然后通过一个吸附装置(捕集器)将样品浓缩，最后再将样品解吸进入GC分析。
(3)解决方案 GC顶空进样过程分为：取样、进样、GC分析。其中取样、进样和顶空过程有关，GC分析影响因素与其他进样方式相同。这里只讨论静态顶空进样和动态顶空进样的顶空过程。
静态顶空进样和动态顶空进样各有特点，下面分类比较。
a．样品的基质对分析的干扰 1．静态顶空，干扰极小；Ⅱ．动态顶空，可能干扰分析。
b．仪器结构 i．静态顶空仪器较简单；Ⅱ．动态顶空较复杂，需要吸附装置，连接管路较多。
c．萃取效果 i．静态顶空，一次萃取，挥发性组分不会丢失，但也不能取完全，也可做连续萃取，得到类似动态顶空的分析结果，但是准确度差些；Ⅱ．动态顶空，连续萃取，可将挥发性组分完全萃取出来，并能浓缩后进行分析，但吸附和解吸过程可能造成样品组分的丢失。
d．灵敏度 1．静态顶空稍低；Ⅱ.动态顶空较高。
e．应用范围 i．静态顶空，用于分析复杂样品中的低沸点组分；Ⅱ.动态顶空，既可用于分析低沸点组分，又可用于分析较高沸点的组分。
(4)案例分析 在检测水中三氯甲烷的实验中，配制三氯甲烷标准溶液20μg／L。色谱条件：ECD；6％氰丙基苯一94％二甲基硅氧烷石英毛细管色谱柱(60m×0．25mm×1．4μm)；柱温，40℃保持5min，以8℃／min升温至100℃，再以6℃／min升温至200℃，保持10min；汽化室温度220℃；检测器温度320℃；静态顶空平衡温度60℃；分流比为20：1。
取水样在60℃时分别平衡5min、10min、15min、20min、30min、35min、40min，然后取液上气样在拟定色谱条件下分析，三氯甲烷峰面积与平衡时间的关系随着平衡时间延长，响应值也增加，在30min后达到气液两相平衡，响应值已不随时间变化，因此选择平衡时间30min。
该样品如果用吹扫捕集进样，同样方法确定平衡时间，但是前处理时间会延长，而且吹扫捕集装置复杂，管路多，容易引入干扰，不利于分析。如测定沸点高的有机物，如水中的二甲苯，更适合选择吹扫捕集进样。
|
