氣相色譜中樣品前處理方法之頂空進樣的原理及其優(yōu)缺點介紹

頂空進樣器是氣相色譜法中一種方便快捷的樣品前處理方法，其原理是將待測樣品置入一密閉的容器中，通過加熱升溫使揮發(fā)性組分從樣品基體中揮發(fā)出來，在氣液（或氣固）兩相中達到平衡，直接抽取頂部氣體進行色譜分析，從而檢驗樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量。

使用頂空進樣技術(shù)可以免除冗長繁瑣的樣品前處理過程，避免有機溶劑對分析造成的干擾、減少對色譜柱及進樣口的污染。

基本原理
頂空進樣分為溶液頂空和固體頂空。前者是將樣品溶解于適當(dāng)溶劑中，置頂空瓶中保溫一定時間，使殘留溶劑在兩相中達到氣液平衡 , 定量取氣體進樣測定。固體頂空就是直接將固體樣品置頂空瓶中，置于一定溫度下保溫一定時間，使殘留溶劑在兩相中達到氣固平衡，定量取氣體進樣測定。

平衡頂空分析
目前，頂空分析方法有手工方式、氣密針進樣方式、平衡式加壓系統(tǒng)、定量環(huán)加壓系統(tǒng)、靜態(tài)-動態(tài)補償式這五種進樣方式。下面就是這幾種進樣方式各自的特點。

01手工方式（烘箱或水浴法）Manual Injection
（1）樣品加熱后達到熱平衡狀態(tài)
（2）用注射器將樣品抽出
（3）迅速拿到氣相上進樣分析

02氣密針進樣方式Gas-Tight Syringe Injection
（1）樣品加熱后達到熱平衡狀態(tài)
（2）通過可加熱氣密針將樣品抽出
（3）移動到氣相進樣分析

03平衡式加壓系統(tǒng)Balanced-Pressure System
（1）樣品加熱后達到熱平衡狀態(tài)
（2）用導(dǎo)管通入載氣加壓
（3）樣品隨載氣一起進樣

04定量環(huán)加壓系統(tǒng)Pressure-Loop System
（1）樣品加熱后達到熱平衡狀態(tài)
（2）加壓將樣品引入定量環(huán)
（3）閥將樣品打入傳輸通道進樣

頂空優(yōu)勢
（1）方便快捷的樣品前處理：頂空進樣器將待測樣品置入一密閉的容器中，通過加熱升溫使揮發(fā)性組分從樣品基體中揮發(fā)出來，在氣液（或氣固）兩相中達到平衡，直接抽取頂部氣體進行色譜分析，從而檢驗樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量。這種方法免除了冗長繁瑣的樣品前處理過程，避免有機溶劑對分析造成干擾，減少對色譜柱及進樣口的污染。

（2）樣品中揮發(fā)性組分的成分和含量：頂空進樣技術(shù)特別適用于對揮發(fā)性有機物進行定性和定量分析。它可以直接抽取并分析頂部氣體，提供一種方便、快速、無損的分析方法。

（3）連接各種型號的氣相色譜儀：頂空進樣器系列可以與國內(nèi)外各種型號的氣相色譜儀相連接，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。

頂空進樣技術(shù)的局限性
（1）樣品前處理過程相對繁瑣，操作起來需要一定技巧，對于新手來說可能會有一定的學(xué)習(xí)難度。
（2）頂空進樣器的使用需要熟練的技術(shù)人員，對于一些小型實驗室來說，可能需要額外的人員培訓(xùn)和操作技能的提升。
（3）頂空進樣技術(shù)的價格相對較高，對于一些需要大量使用的實驗室來說，成本可能會較高。
（4）頂空進樣技術(shù)的靈敏度相對較低，對于一些低濃度的揮發(fā)性有機物的分析可能存在一定的難度。
（5）頂空進樣技術(shù)對于樣品中不同組分的吸附和解吸動力學(xué)研究不夠準(zhǔn)確，這可能會對分析結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。因此，在使用頂空進樣技術(shù)時需要根據(jù)實際需要和實驗室條件來選擇是否使用該技術(shù)。

怎么清洗頂空進樣器
無特殊情況下，清洗頂空進樣器主要用純水、甲醇或無水乙醇等沖洗或超聲清洗，污染嚴(yán)重可用棉簽輕輕擦拭，不可用力過度，避免破壞內(nèi)表面產(chǎn)生活性點，然后放置到烘箱70℃烘干后干燥冷卻密封存放即可。

01清洗步驟如下：
（1）設(shè)置傳送帶溫度為60℃，設(shè)置樣品定量管和傳送管溫度為Off。
（2）一旦樣品定量管和傳送管溫度冷卻到低于60℃，關(guān)閉通往頂空進樣器的氣體，拆下出口端的放空管線。
（3）在傳送帶中插入一個空的樣品瓶。
（4）用手提起樣品瓶。
（5）用一次性注射器抽取約6ml的純凈水注射進HSS放空管。
（6）降低樣品瓶然后取出來。重復(fù)步驟3到5(注射兩到三次將清洗徹底)。
（7）再設(shè)置一個空樣品瓶并提起，然后使用一次性注射器注射足夠的空氣將水吹掃出來。
（8）將傳送管一端插入一個燒杯或類似容器中，并使用一次性注射器從HSS氣體管出口注入約10ml水，然后注入約10ml甲醇。
（9）使用一次性注射器注射足夠的空氣以吹掃出水。
（10）重新安裝好管線并打開氣流。然后，切換樣品瓶到Load-INJ反復(fù)幾十次以將水和甲醇全部吹出樣品閥和管線。

頂空進樣器操作過程中的注意事項
（1）樣品制備：在進行頂空進樣之前，必須對樣品進行適當(dāng)?shù)闹苽�。如果樣品過于粘稠或含有雜質(zhì)，可能會影響儀器性能甚至導(dǎo)致故障。因此，在使用進樣器之前，應(yīng)該確保樣品已經(jīng)被預(yù)處理和凈化。
（2）壓力控制：在進行頂空進樣時，需要適當(dāng)?shù)乜刂葡到y(tǒng)內(nèi)的壓力。過高或者過低的壓力都會對樣品的分析結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。因此，應(yīng)該嚴(yán)格按照儀器說明書上的要求進行調(diào)節(jié)。
（3）選擇適當(dāng)?shù)尼橆^：頂空進樣器通常需要使用特殊的針頭進行操作。在選擇針頭時，需要根據(jù)樣品的性質(zhì)和容器大小來確定。如果針頭太大或太小，可能會影響樣品的輸送速度和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。