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一掃而光——吹掃捕集-氣相色譜的發展

  • 更新日期:2025-03-04      瀏覽次數:653
    •   吹掃捕集技術,作為一種重要的樣品前處理技術,自20世紀70年代誕生以來,便以其高效、靈敏的特點在環境科學、食品安全、醫藥分析等多個領域得到了廣泛應用。本文將探討吹掃捕集技術的起源、發展歷程,以及其與氣相色譜聯用技術的新進展。

        起源與發展

        吹掃捕集技術可以追溯到1974年,當時在美國辛辛那提市環保局工作的TomBellar為了分析10^-9濃度的揮發性污染物(如苯),開發了“吹掃-捕集”技術。這一技術的誕生,使得分析靈敏度比當時現有方法提高了100倍,為環境污染物的微量分析提供了強有力的手段。

        1976年,Tekmar公司敏銳地捕捉到了吹掃捕集技術的潛力,成功開發了第一個商品化“吹掃-捕集”設備LSC-1。此后,Tekmar公司逐漸成為制造分析水、空氣和土壤中揮發性有機物的知名廠家,其吹掃捕集設備也在全球范圍內得到了廣泛應用。

        技術原理

        吹掃捕集技術實質上是一種連續氣體萃取技術。在操作過程中,吹掃氣(一般使用氮氣或高純氦氣)通過液體或固體樣品,將樣品中的可揮發組分(其中包括欲測組分)帶出。然后,利用冷凍或固體吸附劑吸附的方法,將欲測組分捕集下來。最后,通過熱解吸的方法,將欲測組分解吸下來,進行分析。

        吹掃和捕集是兩個獨立進行的過程,此技術的主要問題是捕集技術和捕集后的解吸技術。捕集器是一種裝有吸附劑短柱的裝置,人們普遍使用的美國EPA方法中,常使用TenaxGC、活性炭和硅膠組成的混合吸附劑,富集樣品中痕量揮發性物質。解吸器則需要在解吸氣流到達以前或剛開始時,快速地將捕集器加熱到一定溫度,將被富集的有機物以柱塞式釋放,反吹入氣相色譜進樣口進行檢測。

      吹掃捕集裝置

       

        與氣相色譜的聯用

        隨著氣相色譜(GC)技術的發展,研究人員發現將吹掃捕集技術與GC結合可以顯著提高分析的靈敏度和準確性。這一發現促使吹掃捕集-氣相色譜聯用技術得到了迅速的發展和應用。進入20世紀80年代,自動化設備的出現大大提高了該技術的效率和可靠性,減少了人為操作帶來的誤差。

        吹掃捕集-氣相色譜聯用技術可以測定水、土壤、地質、空氣、食品、化妝品、生物材料等方面的揮發性和半揮發性有機化合物。例如,在飲用水中有機污染物的測定中,吹掃捕集與氣相色譜聯用技術可以測定μg/L(甚至ng/L級)的VOCs(揮發性有機化合物),其檢出限比靜態頂空技術低10~1000倍。

        進展與未來趨勢

        21世紀初,隨著質譜(MS)技術的進步,吹掃捕集-氣相色譜/質譜聯用技術(SPME-GC/MS)成為主流。這種技術結合了儀器的高靈敏度和質譜的高分辨率,使得復雜樣品中的痕量化合物得以準確鑒定和定量。此外,微萃取技術的發展也為吹掃捕集技術帶來了新的機遇,通過使用微小尺寸的吸附劑,可以在更短的時間內完成樣品的富集和分析。

        展望未來,吹掃捕集技術將繼續朝著自動化、微型化和智能化方向發展。自動化設備將進一步減少人工操作的需求,提高分析效率和重復性。微型化設備則有望實現現場快速檢測,為應急響應和實時監控提供技術支持。智能化技術的應用,如機器學習和人工智能算法的引入,將使數據分析更加高效和準確。

     
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