CN1320353C - 毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法在线联用接口装置 - Google Patents
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Abstract
毛细管电泳与石墨炉原子吸收在线联用接口装置，包括电泳分离毛细管、载气管、热喷雾管和石墨管，毛细管一端插入热喷雾管中，热喷雾管从载气管中穿出，在载气管外周同时套装一个冷却套，其中热喷雾管、载气管和冷却套为金属导电体并与毛细管电泳仪的阴极连接。本发明的核心技术是提供了毛细管电泳分离所需要的稳定电回路，并在无外加热源的条件下，将毛细管电泳分离物种以连续热喷雾形式导入恒温加热的石墨管中在线检测，创建了一种同时满足两种仪器的分析要求的简便、实用的接口装置。实现了不间断在线联用检测，在保留了两种分析仪器优点的基础上，更具有结构简单，无需外加热源，无需衍生试剂，费用低廉，环境友好等特点。
Description
【技术领域】：本发明涉及一种分析化学仪器联用的接口装置，特别涉及毛细管电泳和石墨炉原子吸收光谱法在线联用的接口装置。
【背景技术】：元素的毒性、生物可利用性和迁移性取决于其存在形式，因此作为检测元素特定物种的形态分析更加受到重视。形态分析过程一般包括色谱分离和原子光(质)谱检测。由于环境和生物样品中基体的复杂性和污染物形态的痕量性，因而高效分离技术与高灵敏的元素选择性检测技术的联用是解决环境和生物样品中痕量元素形态分析的重要途径。发展联用技术的关键是接口技术。
各种色谱技术与原子光/质谱检测技术的联用是目前痕量有毒金属有机化合物形态分析的最常用的手段。近年来发展起来的毛细管电泳(CE)技术由于具有分辨率高、快速、试剂消耗量少以及对不同物种之间平衡扰动较小等优点，是一种很有吸引力的形态分离技术。CE和元素选择性检测器联用，不仅选择性好和灵敏度高，而且只需将特定元素的不同形态分开即可。目前，此领域的研究几乎全部集中在电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)与CE的联用技术。但这些仪器价格昂贵、操作费用高以及对分析人员要求高，因而限制了它们的普及和实际应用。
石墨炉原子吸收光谱法(ETAAS)是目前最常用的痕量元素检测技术之一，具有以下优点，(1)进样量少，(2)方便地处理火焰中难雾化粘度大的液体样品，(3)直接测定共振线位于真空紫外区的元素(用不含氧的惰性气体为保护气和清洗气)，(4)绝对灵敏度高，(5)轻易控制原子蒸气的化学环境和热环境，(6)背景低，(7)操作安全。独立的ETAAS只能测定元素的总量，所以ETAAS只有与其他分离技术联用时才能应用于形态分析。然而，石墨管对样品容量的限制性(小于50微升)和石墨炉的“非流通性”是将ETAAS与色谱分离技术在线联用的主要障碍所在。
将毛细管电泳和ETAAS联用可以成为形态分析强有力的工具。但实现这种联用技术的关键在于接口的合理设计。在毛细管电泳-石墨炉原子吸收光谱法联用的接口设计中关键技术问题包括，应实现毛细管电泳分离稳定的电回路；在无需外加热源的情况下实现高效率雾化；导电液有效地将样品导入石墨管，流速尽可能小，以适应石墨管对样品容量的限制；加装微型冷却器，防止热喷雾管首端因过热导致阴极补充液汽化而产生的气阻现象；对原子化器特别是石墨管进行改进，以适应连续热喷雾进样的需求。
【发明内容】：本发明的目的就是有效地解决毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法联用技术中的上述关键问题，发展毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法联用新技术，为元素形态分析建立简便快速、经济可靠的新技术平台。
本发明毛细管电泳与石墨炉原子吸收在线联用接口装置，主要包括电泳分离毛细管、载气管、热喷雾管和石墨管，由样品池引出的电泳分离毛细管的另一端插入其上带有修饰液入口的热喷雾管中，整个热喷雾管从其上带有载气入口的载气管中穿出，热喷雾管前端的热喷雾嘴经空心石墨锥插入与石墨管进样孔紧密接触的空心石墨帽中，在载气管外周同时套装有一个其上设有冷却水入口和冷却水出口的冷却套，其中的热喷雾管、载气管和冷却套为金属导电体并与毛细管电泳仪的阴极连接。热喷雾管首端的热喷雾嘴垂直插入石墨帽内。石墨管原进样孔内径经括孔开大后，拧入一空心石墨帽。在石墨管的两端，与进样孔等距离处分别开两个小排气孔。
本发明的优点及效果：1、本发明构思新颖、设计独创、结构简捷；无需外加热源、无需衍生试剂、无死体积、直接进样、完全雾化、在线实时检测。2、本发明的核心技术是提供了毛细管电泳分离所需要的稳定电回路，并在无外加热源的条件下，将毛细管电泳分离物种以连续热喷雾形式导入恒温加热的石墨管中在线检测，创建了一种同时满足两种仪器的分析要求的简便、实用的接口装置。3、不锈钢热喷雾管与毛细管电泳仪的阴极连接，电泳分离毛细管的一端插入样品池中，末端插入热喷雾管中，热喷雾管外套有载气管，载气管外是循环水冷却套，冷却套下固定有一段空心石墨锥，石墨管的进样孔上固定一只空心石墨帽，热喷雾管首端的热喷雾嘴垂直插入固定于石墨管进样孔上的石墨帽内。4、不锈钢热喷雾管首端的热喷雾嘴探入固定于进样孔上的石墨帽内。不锈钢热喷雾嘴内的修饰液携带着毛细管电泳阴极分离出的物种在高温下汽化，以热喷雾的方式连续、平稳、匀速地导入吸收池，经高温原子化的蒸气在石墨管内被连续实时检测。5、石墨管原进样孔两侧等距离地开两个小排气孔，使连续导入石墨管的蒸气均匀从排气孔排出。6、通过气体流量计调节，从石墨炉电源载气进气口分支出的氩气，进入阴极导电液池，以微升级恒定流速推动阴极导电液流过热喷雾管和分离毛细管的间隙。7、通过另外一路气体流量计调节，流经载气管与喷雾管间通道的氩气，从热喷雾嘴与石墨帽间的间隙进入石墨管，利于原子化蒸气在石墨管内均匀扩散。8、不锈钢载气管外装有冷却套，循环冷却水来自于石墨炉主冷却水循环系统，冷却套通过滑道升降调节高度，能降低热喷雾喷管首端温度，防止热喷雾管首端因过热导致阴极补充液汽化而产生的气阻现象，而且促进毛细管电泳末端流出物被平稳地携出并热喷雾。9、鉴于本接口的独特设计，毛细管电泳分离出的物种通过热喷雾方式直接地导入连续恒温加热的石墨管中，在光路上滞留时间延长，检测灵敏度被有效提高。总之，本发明实现了毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱仪的不间断在线联用检测，在保留了两种分析仪器优点的基础上，更具有结构简单，无需外加热源，无需衍生试剂，费用低廉，环境友好等特点。
【附图说明】：
图1、毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法在线联用接口装置示意简图；
图2、本发明的毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法在线联用接口剖面示意简图。
【具体实施方式】：
实施例1
如图1、2所示，本发明在线联用接口装置A主要包括其上开有进样孔2的石墨管1、石墨管排气口3、空心石墨帽4、空心石墨锥5、不锈钢冷却套6、冷却水入口7、冷却水出口8、不锈钢载气管9、载气入口10、不锈钢热喷雾管11、修饰液入口12、电泳分离毛细管13和样品池14。
电泳分离毛细管13的一端插入样品池14中，另一端插入热喷雾管11中，热喷雾管外套有载气管9，载气管外是循环水冷却套6，冷却套下固定有一段空心石墨锥5，石墨管的进样孔上固定一只空心石墨帽4，热喷雾管11首端的热喷雾嘴垂直插入石墨帽4内。修饰液经修饰液入口12压入不锈钢热喷雾管11，氩气通过载气入口10进入载气管9。从主循环水系统节支的冷却水从冷却水入口7进入冷却套6，从冷却水出口8流回主冷却系统。热喷雾管、载气管和冷却套为金属导电体(本例选用不锈钢)并与毛细管电泳仪的阴极连接，形成了电泳分离的稳定电回路。
导电性修饰液借助气压作用从电泳分离毛细管外壁与不锈钢热喷雾管内壁之间的间隙导入不锈钢热喷雾管内。插入空心石墨帽4中的不锈钢喷雾嘴内的修饰液，携带着毛细管电泳阴极分离出的待测物种，在高温下汽化，以热喷雾的方式连续、平稳、匀速地导入石墨管，实现了直接、完全进样，经高温原子化的蒸气在持续恒温加热的石墨管内被检测，获得分析物的吸收信号。这样即可以同时获得某种元素不同物种的含量。此接口同时达到了毛细管电泳分离和石墨炉原子吸收光谱法B(见图1)检测的要求。
Claims (3)
1、一种毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法在线联用接口装置，包括电泳分离毛细管、载气管、热喷雾管和石墨管，其特征是由样品池引出的电泳分离毛细管的另一端插入其上带有修饰液入口的热喷雾管中，整个热喷雾管从其上带有载气入口的载气管中穿出，热喷雾管前端的热喷雾嘴经空心石墨锥垂直插入与石墨管进样孔紧密接触的空心石墨帽中，在载气管外周同时套装有一个其上设有冷却水入口和冷却水出口的冷却套，其中的热喷雾管、载气管和冷却套为金属导电体并与毛细管电泳仪的阴极连接。
2、根据权利要求1所述的毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法在线联用接口装置，其特征是热喷雾管、载气管和冷却套均为不锈钢制成。
3、根据权利要求1或2所述的毛细管电泳与石墨炉原子吸收光谱法在线联用接口装置，其特征是石墨管原进样孔内径括孔后拧入一空心石墨帽，并在石墨管的两端，与进样孔等距离处分别开有两个排气孔。
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