第十一节　吹扫捕集技术

1974年Bellar和Lichtenberg首次发表了有关吹扫捕集色谱法测定水中挥发性有机物的论文。吹扫捕集技术适用于从液体或固体样品中萃取出沸点小于200℃、溶解度小于2%的挥发性及半挥发性有机物。吹扫捕集法处理样品不使用有机溶剂，对环境不造成二次污染，而且取样量少、富集效率高、受基体干扰小且容易实现在线检测，因此一直受到分析化学界的重视。

一、吹扫捕集技术原理与实验技术

吹扫捕集（purge-and-trap）是气相萃取的一种方式。氮气、氦气或其他惰性气体连续通过样品，将其中的挥发性组分萃取后在吸附剂或冷阱中捕集，再进行分析测定，因而是一种非平衡态的连续萃取。其过程为用氮气、氦气或其他惰性气体以一定的流量通过液体或固体进行吹扫，吹出所要分析的痕量挥发性组分后，被冷阱中的吸附剂所吸附，然后加热脱附进入气相色谱系统分析。由于气体吹扫破坏了密闭容器中气、液两相的平衡，使挥发性组分不断地从液相进入气相而被吹扫出来，即在液相顶部的任何组分的分压都为零，从而使更多的组分从液相逸出进入气相，因此，吹扫捕集比静态顶空法更适用于痕量组分的分析。

吹扫捕集气相色谱法分析流程如图6-10。六通阀的作用是吸附和脱附，吸附剂管外面用管式电炉进行加热脱附，若需要在低温下吸附时，可把吸附管置于冷阱中。在吸附管加热脱附时，毛细管放入装有液氮的瓦瓶中，这样可以把组分集中在分析柱的柱头，提高分析柱的分析能力。

吹扫捕集气相色谱分析步骤是：①取一定量的样品放入到吹扫瓶中；②吹扫气经过硅胶、分子筛和活性炭干燥净化后，以一定流量通入吹扫瓶；③吹扫出的组分保留于吸附剂或冷阱中；④打开六通阀，吸附管置于气相色谱的分析流路；⑤吸附管加热进行脱附，挥发性组分被吹出后进入气相色谱分析柱；⑥进行色谱分析。吹扫捕集技术与其他无溶剂样品前处理方法的比较见表6-4。

二、吹扫效率的影响因素

吹扫效率是指在吹扫捕集过程中，被分析组分能被吹出回收的百分率。影响吹扫效率的因素主要有吹扫温度、样品的溶解度、吹扫气的流速和流量、捕集效率和解吸温度及时间等。

1.吹扫温度

蒸汽压是吹扫时施加到固体或液体上的压力，它依赖于在吹扫温度下蒸汽相与液相组分之比。吹扫温度提高相当于蒸汽压提高，因此吹扫效率也会提高。在吹扫含有高水溶性的组分时，吹扫温度对吹扫效率影响更大。但温度过高，带出水蒸气量增加，不利于下一步吸附，给非极性的气相色谱分离也带来困难，水对火焰类检测器也具有淬灭作用，所以一般选50℃为常温温度。高沸点强极性组分，可以设置更高的吹扫温度。

2.样品的溶解度

组分在水中的溶解度越高，吹扫效率越低。水溶性高的组分，提高吹扫温度能提高吹扫效率。另外，盐效应能够改变有机组分的溶解度，因而，可以通过加入盐来改变样品的溶解度。通常盐的含量大约为15%～30%，但不同的盐对吹扫效率的影响也不同。

3.吹扫气的流速和流量

吹扫气的体积是吹扫气的流速与吹扫时间的乘积。通常可以用控制气体体积来选择合适的吹出效率。气体总体积越大，吹出效率越高。但总体积越大，会将捕集在吸附剂或冷阱中的被分析物吹落而降低捕集效率。通常控制在400～500ml之间。

4.捕集效率

捕集效率对吹扫效率影响较大，捕集效率越高，吹扫效率越高。吹出物是在吸附剂或冷阱中被捕集的。捕集效率直接受冷阱温度影响，选择合适的捕集温度可以得到最大的捕集效率。

5.解析温度及时间

解析时能够快速升温且升温重复性好是吹扫捕集气相色谱分析的关键，它影响整个分析方法的准确度和可重复性。较高的解析温度能够更好地将挥发性物质送入气相色谱，从而得到较窄的色谱峰，因此，一般都选择较高的解析温度。水中的有机物（主要是芳烃和卤化物），解析温度通常采用200℃。一旦解析温度确定，解析时间越短，获得的色谱峰越对称。

三、吹扫捕集技术的应用

由于吹扫捕集技术灵敏度高，因此广泛用于环境、食品、临床化验等挥发性有机化合物的样品前处理。美国国家环保局和日本新的国家标准多采用吹扫捕集作为样品前处理技术。特别是随着商业化吹扫捕集仪器的广泛使用，吹扫捕集法在挥发性有机物分析中起着越来越重要的作用。

（高蓉）