專利名稱：測(cè)定氣體樣品n的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儀器分析技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種測(cè)定氣體樣品N2O濃度中雙進(jìn)樣口進(jìn)樣實(shí)現(xiàn)反吹的方法。
背景技術(shù)：
氧化亞氮(N2O)是一種痕量氣體，其大氣濃度只有0.31ppm左右，但在大氣中，它卻既具有較強(qiáng)的增溫效應(yīng)，又同時(shí)具有破壞臭氧層的作用。因此，N2O已成為受到廣泛關(guān)注的重要溫室氣體之一。陸地生態(tài)系統(tǒng)是重要的N2O源或匯，采用箱法技術(shù)進(jìn)行的陸地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放通量研究是近年來全球環(huán)境變化研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但是，因?yàn)榭諝庵械腘2O濃度極低，如何快速、準(zhǔn)確地測(cè)定空氣N2O濃度是開展這類研究工作的前提和基礎(chǔ)。
目前采用的N2O測(cè)定方法主要是氣相色譜法。在常規(guī)的氣相色譜儀條件下，測(cè)定一個(gè)空氣樣品中的N2O濃度所需時(shí)間較長，一般在10分鐘以上，這是因?yàn)榭諝庵懈鞑煌M分在氣相色譜儀分離系統(tǒng)中的保留時(shí)間不同，H2O等組分的保留時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于N2O，且這些組分濃度較高，顯著影響著色譜儀檢測(cè)器的靈敏度。因此，在實(shí)際工作中，常常采用反吹裝置把那些保留時(shí)間在N2O之后的氣體如H2O等排空，使之不進(jìn)入檢測(cè)器，從而大大縮短樣品測(cè)定時(shí)間并可以較好地保持檢測(cè)器靈敏度。改進(jìn)后一個(gè)氣體樣品的測(cè)定時(shí)間可以縮短為4分鐘左右。
在日常研究工作中，因?yàn)檠芯糠椒ê湍康牟煌?，所能獲得的氣體樣品體積不同。根據(jù)所能獲得的樣品體積不同，需要?dú)庀嗌V儀既可以從定量管進(jìn)樣，又可以從柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣。從定量管處注入氣體樣品，要求氣體樣品的體積應(yīng)是定量管自身容積的5倍以上，當(dāng)定量管體積為1ml時(shí)，樣品的體積應(yīng)在5ml以上，甚至20-30ml的氣體樣品。但是，在一些實(shí)驗(yàn)研究中，所能采集到的氣體樣品體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于5ml，如在許多土壤模擬培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中只能采集1ml左右的氣體樣品，這是因?yàn)橛糜谂囵B(yǎng)實(shí)驗(yàn)的容器，其容積大多有限，每次測(cè)定從培養(yǎng)容器內(nèi)所能采集的氣體樣品不能過多。在這種情況下，依照原有的反吹系統(tǒng)設(shè)計(jì)(圖1)，無論十通閥、分離柱和檢測(cè)器之間的連接方式，及相應(yīng)計(jì)算機(jī)控制程序，不能在柱端進(jìn)樣口方式下實(shí)現(xiàn)反吹。不能利用反吹裝置，就使一個(gè)樣品的測(cè)定時(shí)間仍需12分鐘以上，這將大大限制許多實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，使研究工作受到限制和嚴(yán)重影響。
所以，在安裝有反吹裝置的系統(tǒng)中存在一個(gè)以前所不能解決的問題，即反吹操作只能用于定量管進(jìn)樣，而不能用于柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣，或是只能用于柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣，而不能用于定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣的樣品測(cè)定，即兩者不可兼得。如果需要在柱端進(jìn)樣口和定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣條件下均可以實(shí)現(xiàn)反吹操作，就必須進(jìn)行硬件條件的改變，即改變?cè)到y(tǒng)的氣路結(jié)構(gòu)及其組合。當(dāng)然，硬件條件的改變具有操作繁瑣、易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定等諸多缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能在不改變?cè)到y(tǒng)任何氣路結(jié)構(gòu)及其組合的情況下，實(shí)現(xiàn)在柱端進(jìn)樣口和定量管進(jìn)樣口兩種進(jìn)樣方式下均可進(jìn)行反吹操作的氣體樣品N2O濃度氣相色譜測(cè)定方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是在不改變硬件條件下于柱端進(jìn)樣口或定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣進(jìn)行反吹操作，從定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣轉(zhuǎn)為由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣時(shí)通過控制程序控制；其控制程序?yàn)橄仍谑ㄩy處于“ON”狀態(tài)時(shí)從柱端進(jìn)樣口注入樣品，在注入樣品的同時(shí)依次在1～2分鐘和2～5分鐘時(shí)分別執(zhí)行十通閥由“ON”至“OFF”和由“OFF”至“ON”的切換，從而完成反吹及其它后續(xù)操作。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.具有柱端進(jìn)樣口和定量管進(jìn)樣口兩種進(jìn)樣方式下均可實(shí)現(xiàn)反吹操作的特點(diǎn)。本發(fā)明可以在不改變?cè)到y(tǒng)任何機(jī)械結(jié)構(gòu)及其組合的情況下，只改變控制程序及其操作次序，從而在柱端進(jìn)樣口和定量管進(jìn)樣口兩種進(jìn)樣方式下均可實(shí)現(xiàn)反吹操作，為氣相色譜法測(cè)定不同體積和不同濃度氣體樣品提供了一種新的技術(shù)路線及新的相應(yīng)控制程序。
2.系統(tǒng)效率高。采用改進(jìn)后的本發(fā)明，單個(gè)樣品測(cè)定時(shí)間只需3-4分鐘左右，系統(tǒng)的整體效率提高四倍，檢測(cè)器的靈敏度和穩(wěn)定性也得以保持。


圖1反吹裝置流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用于N2O測(cè)定的氣相色譜儀配置如下島津GC-14A氣相色譜儀，ECD檢測(cè)器，高純氮作載氣，兩根填充柱，填料采用Porapak Q，檢測(cè)器溫度300℃，進(jìn)樣口溫度100℃，柱箱溫度60℃。反吹裝置主要包括十通閥、氣動(dòng)泵和程序控制單元。
圖1所示的是十通閥及相應(yīng)連接氣路和部件，其中1’至10’為十通閥的接口；1為載氣及柱端進(jìn)樣口；2為載氣及柱端進(jìn)樣口；3為填充柱A；4為填充柱B；5為檢測(cè)器；6為排空口A；7為排空口B；8為定量管；9為定量管進(jìn)樣口；10為排空口C。
當(dāng)十通閥處于“ON”狀態(tài)時(shí)，圖中2’-3’、4’-5’、6’-7’、8’-9’、10’-1’接口相通，即實(shí)弧線部分為通路；當(dāng)十通閥處于“OFF”狀態(tài)時(shí)，圖中1’-2’、3’-4’、5’-6’、7’-8’、9’-10’接口相通，即虛弧線部分為通路。
常規(guī)氣相色譜法測(cè)定氣體樣品N2O濃度中采用的反吹裝置及其操作方法只能在定量管或柱端進(jìn)樣口兩種進(jìn)樣方式中的一種情況下實(shí)現(xiàn)反吹操作。若要在改變進(jìn)樣方式的情況下也實(shí)現(xiàn)反吹，就需要改變系統(tǒng)的硬件條件。
例如，在定量管進(jìn)樣情況下實(shí)現(xiàn)反吹操作需依控制程序的如下指令完成。在十通閥處于“OFF”狀態(tài)時(shí)，從定量管處注入氣體樣品，氣體樣品暫時(shí)存留于定量管中。當(dāng)控制程序開始執(zhí)行之后(控制程序命令見控制程序1)，在該控制程序中，“0.01 Relay 5，on”命令使十通閥由“ON”狀態(tài)切換至“OFF”狀態(tài)，存留在定量管中的氣體樣品被載氣帶入氣相色譜儀的分離系統(tǒng)，進(jìn)行預(yù)分離、由“1.18Relay 5，off”命令使十通閥由“OFF”狀態(tài)切換至“ON”狀態(tài)，進(jìn)行反吹操作，然后氣體樣品再進(jìn)一步被分離，最后進(jìn)入信號(hào)檢測(cè)器。
本發(fā)明改進(jìn)后的反吹操作方法參見圖1，為了能在柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣條件下也實(shí)現(xiàn)反吹，本發(fā)明對(duì)島津GC-14A氣相色譜儀的反吹法裝置進(jìn)行如下改變由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣時(shí)，控制程序采用控制程序2，并在十通閥處于“ON”狀態(tài)時(shí)從柱端進(jìn)樣口注入樣品，在注入樣品的同時(shí)啟動(dòng)控制程序2，順次在1.10分和3.0分時(shí)分別執(zhí)行“Relay 5，OFF”和“Relay 5，ON”指令(見控制程序2)，完成反吹及其它后續(xù)操作。
反吹裝置流程示意圖和改進(jìn)前后控制程序代碼如表1(控制程序1為現(xiàn)有技術(shù)中從定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣的控制程序，控制程序2為從定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣轉(zhuǎn)為由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣時(shí)的控制程序)
表1控制程序1和控制程序2的代碼

在改進(jìn)前，在由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣的情況下，系統(tǒng)如果不進(jìn)行硬件的改變，就不能實(shí)現(xiàn)反吹，因?yàn)楦淖冇布到y(tǒng)非常繁瑣，且易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。在沒有反吹操作情況下，單個(gè)樣品的測(cè)定時(shí)間一般需12分鐘以上，且空氣中H2O及其他物質(zhì)(如在培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中加入的乙炔)對(duì)檢測(cè)器靈敏度有嚴(yán)重干擾。改進(jìn)后單個(gè)樣品測(cè)定時(shí)間只需3分鐘左右，系統(tǒng)的整體效率提高四倍，檢測(cè)器的靈敏度和穩(wěn)定性也得以保持。
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣時(shí)，在十通閥處于“ON”狀態(tài)時(shí)，由控制程序控制，從柱端進(jìn)樣口注入樣品的同時(shí)順次在2.0分和5.0分時(shí)分別執(zhí)行“Relay 5，OFF”和“Relay 5，ON”指令，完成反吹及其它后續(xù)操作。
單個(gè)樣品測(cè)定時(shí)間只需5-6分鐘，系統(tǒng)的整體效率提高四倍，檢測(cè)器的靈敏度和穩(wěn)定性均好。
實(shí)施例3與實(shí)施例1不同之處在于由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣時(shí)，在十通閥處于“ON”狀態(tài)時(shí)，由控制程序控制，從柱端進(jìn)樣口注入樣品的同時(shí)順次在1.5分和2.0分時(shí)分別執(zhí)行“Relay 5，OFF”和“Relay 5，ON”指令，完成反吹及其它后續(xù)操作。
單個(gè)樣品測(cè)定在2-3分鐘，系統(tǒng)的整體效率提高四倍，檢測(cè)器的靈敏度和穩(wěn)定性均好。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定氣體樣品N2O濃度中雙進(jìn)樣口進(jìn)樣實(shí)現(xiàn)反吹的方法，其特征在于在不改變硬件條件下于柱端進(jìn)樣口或定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣進(jìn)行反吹操作，從定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣轉(zhuǎn)為由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣時(shí)通過控制程序控制。
2.按權(quán)利要求1所述測(cè)定氣體樣品N2O濃度中雙進(jìn)樣口進(jìn)樣實(shí)現(xiàn)反吹的方法，其特征在于從定量管進(jìn)樣口進(jìn)樣轉(zhuǎn)為由柱端進(jìn)樣口進(jìn)樣時(shí)的控制程序?yàn)橄仍谑ㄩy處于“ON”狀態(tài)時(shí)從柱端進(jìn)樣口注入樣品，在注入樣品的同時(shí)依次在1～2分鐘和2～5分鐘時(shí)分別執(zhí)行十通閥由“ON”至“OFF”和由“OFF”至“ON”的切換，從而完成反吹及其它后續(xù)操作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種測(cè)定氣體樣品N
文檔編號(hào)G01N30/16GK1624471SQ20041005025
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者徐慧, 陳冠雄, 于克偉, 張穎, 荊瑞勇, 倪志龍, 鄭循華 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所