[发明专利]一种用于直接在线分析气溶胶的质谱联用装置在审

专利信息
申请号: 202010110512.9 申请日: 2020-02-24
公开(公告)号: CN111157608A 公开(公告)日: 2020-05-15
发明(设计)人: 李镇周 申请(专利权)人: 广州市中科铂津仪器有限公司
主分类号: G01N27/68 分类号: G01N27/68
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 张天一
地址: 510000 广东省广州市*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 直接 在线 分析 气溶胶 联用 装置
【说明书】:

发明公开一种用于直接在线分析气溶胶的质谱联用装置,涉及质谱联用装置技术领域,包括主体,主体包括同轴心设置的内层管路和外层管路;所述外层管路上设置有隔板,所述隔板将所述外层管路分隔成互不连通的两部分;所述外层管路一端的侧壁上设置有气溶胶进口,所述外层管路的侧壁上,位于所述气溶胶进口与所述隔板之间设置有溶剂进口,所述外层管路另一端的侧壁上设置有载气入口,所述载气入口与所述溶剂进口位于所述隔板的两侧;所述气溶胶进口和所述溶剂进口均与所述内层管路连通。通过控制载气的流速,使大气中的气溶胶与溶剂混合,通过内层管路喷射进入电喷雾电离质谱仪,从而实现利用现有的电喷雾电离质谱对气溶胶进行直接在线分析。

技术领域

本发明涉及质谱联用装置技术领域,特别是涉及一种用于直接在线分析气溶胶的质谱联用装置。

背景技术

大气气溶胶具有非常复杂的物理和化学性质,其对环境气候、区域空气质量、人体健康都有着十分重要的影响。气溶胶的复杂性一方面体现在颗粒物粒径极其广泛,可以从几纳米至毫米级,而化学组成可以是多种一次排放以及二次形成物质的混合,且由于气溶胶颗粒物具有较大的比较面积,因此其组成极不稳定,会随着时间以及天气等因素不断发生变化。如何进行气溶胶化学组分的准确有效的分析,特别是对于颗粒物中有机组分的快速在线识别在环保、工业生产、健康效应评估等各个领域都至关重要。

质谱仪由于具有精确地质量测定能力,因此在化学分析方面发挥了巨大的作用,也一直被广泛应用于气溶胶组分分析。目前针对大气气溶胶中有机组份的质谱分析方法通常有以下两种:一种是基于离线采样的质谱检测技术,另一种是基于在线分析的质谱检测技术。与气体不一样的是,气溶胶往往难以直接进入质谱仪器进行化学组分分析,因此典型的离线分析方法通常是将大气气溶胶颗粒物用滤膜进行一定时间的收集,然后对收集的颗粒物进行溶解提取,利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、液相色谱质谱联用仪(LC-MS)或其他质谱仪器进行离线分析。很多的分析实验室都具有常规的气相色谱质谱联用仪(GC-MS)与液相色谱质谱联用仪(LC-MS),特别是基于电喷雾电离的液质联用仪(ESI-MS)在有机物分析方面发挥了巨大的作用,但是目前这些仪器用于在线气溶胶直接分析的报道还比较少。为了能够使气溶胶进行在线直接质谱分析,多种专用质谱以及与质谱联用的接口被设计与应用。气溶胶质谱仪(AMS)是一种专门用于气溶胶在线分析的质谱仪,能够直接将气溶胶颗粒引入质谱内部,并通过高温热汽化有机组成,之后用飞行时间质谱进行组分检测,能够对多种类型的有机物进行分析。而单颗粒质谱仪(SPMS)采用激光解吸电离源能够对单个颗粒物中的化学组分进行检测。也有报道报道了电喷雾萃取电离源(EESI)可以通过与大气压质谱结合,实现在线分析气溶胶。此外,在线热解吸装置被广泛与质谱进行联用,在线热解吸装置能够自动收集颗粒物至滤膜表面,并通过程序控制的解热装置进行有机组分解吸,随后用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)、液相色谱质谱联用仪(LC-MS)或化学离子化源质谱仪(CI-TOFMS)等手段进行分析。

离线质谱分析方法所需要的分析时间较长,因此反映大气气溶胶动态的变化过程。此外,离线采样至前处理这一过程中,气溶胶在本身组成上可能已经发生了化学老化、二次反应,导致分析结果不能代表原样品的状态。

目前常见的专用气溶胶在线分析质谱仪包括气溶胶质谱仪(AMS)和单颗粒质谱仪(SPMS)都存在自身的问题:这些技术普遍采用电子轰击电离源和激光电离源,这些硬电离手段会使得待分析的有机组分成为有机碎片,对于气溶胶的复杂组成解析造成严重挑战甚至无法分析。电喷雾萃取电离源(EESI)可以通过与大气压质谱结合,实现在线分析气溶胶,但装置较为复杂,安装调试困难,导致重现性较差。

基于在线热解吸的前处理装置也存在较多的问题,一是装置昂贵,难以大范围普及使用。二是基于加热的解吸方法会容易导致部分不易挥发性有机物难以被检测到。

发明内容

为解决以上技术问题,本发明提供一种用于直接在线分析气溶胶的质谱联用装置,以充分利用大部分化学分析实验室都有的电喷雾电离的大气压质谱(ESI-MS),实现直接对气溶胶进行实时在线分析。

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