[发明专利]多沟道微型气相色谱柱芯片及制备方法

说明书

本公开提供了一种多沟道微型气相色谱柱芯片及制备方法，该多沟道微型气相色谱柱芯片包括：至少两个相互独立并行的色谱沟道，色谱沟道内填充有不同的固定相；气体分路沟道，设置于相邻的两个色谱沟道之间，与色谱沟道的另一侧相连通，用于将待分离气体分成多路，并分别通入每个色谱沟道。根据本发明方案设计的一种体积小、功耗低、多沟道的微型气相色谱柱芯片可以实现环境污染气体快速高效分离。

技术领域

本公开涉及气体分离技术领域，特别是涉及一种多沟道微型气相色谱柱芯片及制备方法。

背景技术

环境毒害气体高精度监测，实现污染源中各成分准确监测是污染源追踪溯源的关键，而现有的传感器，由于其本身大多不具备抗干扰能力，因而在检测时，往往会因交叉干扰而导致检测结果出现较大偏差甚至错误。为解决这个技术瓶颈，实现环境毒害气体现场高精度检测，往往需要结合色谱技术，利用色谱的分离能力来实现对混合污染气体的分离，以解决检测器分辨率差的技术瓶颈。

然而，色谱柱由于受相似相溶原理的限制，对只包含一种固定相色谱柱分离的组分范围具有较大的限制，很难实现复杂背景气体的全覆盖。

发明内容

有鉴于此，为了解决复杂背景气体的快速高效分离以及复杂环境污染气体高精度检测应用需求，本公开提供了一种多沟道微型气相色谱柱芯片及制备方法，以解决上述技术问题至少之一。

为了实现上述目的，一方面，本公开提供了一种多沟道微型气相色谱柱芯片，包括：至少两个相互独立并行的色谱沟道，色谱沟道内填充有不同的固定相；气体分路沟道，设置于相邻的两个色谱沟道之间，与色谱沟道的另一侧相连通，用于将待分离气体分成多路，并分别通入每个色谱沟道。

根据本公开的实施例，其中，该多沟道微型气相色谱柱芯片还包括：至少一个电磁阀，设置于每个色谱沟道的一侧，用于控制其中一个色谱沟道处于工作状态；气体流出沟道，与至少一个电磁阀相连通，用于使待分离气体分离后的气体组分流经气体流出沟道；总出口，与气体流出沟道的出气口相连通，用于排出待分离气体分离后的各气体组分。

根据本公开的实施例，其中，该多沟道微型气相色谱柱芯片还包括：至少两个独立的出口，与至少两个相互独立并行的色谱沟道分别相连通，用于排出待分离气体分离后的各气体组分。

根据本公开的实施例，其中，该多沟道微型气相色谱柱芯片还包括：总入口，与气体分路沟道的进气口相连通，用于向气体分路沟道通入待分离气体。

根据本公开的实施例，其中，电磁阀包括至少两个入口和一个出口，其中，至少两个入口与每个色谱沟道的一侧相通，至少两个入口能够自由切换；出口与气体流出沟道靠近出口处的一侧相连通。

根据本公开的实施例，其中，固定相包括以下至少之一：高分子微球、碳分子筛、石墨烯、碳纳米管等。每个色谱沟道填充的不同的固定相包括上述固定相之一，每个色谱沟道为蛇形。气体分路沟道和气体流出沟道均未填充固定相，每个色谱沟道均可共用一个气体流出沟道，但不限于此。

另一方面，本公开还提供了一种多沟道微型气相色谱柱芯片的制备方法，包括：在基底上刻蚀至少两个相互独立并行的色谱沟道；对每个色谱沟道填充不同的固定相材料，使得不同的固定相材料分别填满至少两个相互独立并行的色谱沟道；利用金属基片与色谱沟道键合密封；将至少两个相互独立并行的色谱通道与气体分路沟道一侧相连通，并向气体分路沟道内通入惰性气体进行老化处理。

根据本公开的实施例，其中，在基底上刻蚀至少两个相互独立并行的色谱沟道之后，还包括：将总出口与气体流出沟道的出气口相连通；将至少一个电磁阀的每个入口分别与至少两个色谱沟道相连通，电磁阀的出口与气体流出沟道靠近出口的一侧相连通；或者，将至少两个独立的出口分别与至少两个相互独立并向的色谱沟道相通。

根据本公开的实施例，该制备方法还包括：将总入口与气体分路沟道的进气口相连通。