本發(fā)明屬于化合物分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種化合物快速電分離裝置及實(shí)現(xiàn)快速電分離質(zhì)譜檢測的方法。

背景技術(shù)：

化合物的分離技術(shù)目前主要有機(jī)械分離、傳質(zhì)分離、分子蒸餾、膜分離、親和層析、結(jié)晶分離、萃取以及色譜分離等技術(shù)。在分析領(lǐng)域，目前主要依賴于色譜分離技術(shù)，色譜分離技術(shù)又稱層析分離技術(shù)或色層分離技術(shù)，是一種分離復(fù)雜混合物中各個(gè)組分的有效方法。它是利用不同物質(zhì)在由固定相和流動相構(gòu)成的體系中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動時(shí)，這些物質(zhì)隨流動相一起運(yùn)動，并在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，從而使各物質(zhì)達(dá)到分離。傳統(tǒng)的色譜分離技術(shù)速度慢，樣品消耗量大，針對不同的化合物分析需求，需要使用不同的色譜柱，為了獲得最佳的分離條件常常需要開發(fā)復(fù)雜的分析方法。

因此，如何解決上述技術(shù)問題成為了該領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是提供一種化合物快速電分離裝置及實(shí)現(xiàn)快速電分離質(zhì)譜檢測的方法，該裝置無需色譜與質(zhì)譜聯(lián)用即可實(shí)現(xiàn)對多組分樣品的快速分離并通過質(zhì)譜進(jìn)行檢測，減少復(fù)雜樣品的基質(zhì)干擾和多組分間的離子化抑制，簡化譜圖，方便質(zhì)譜解析；且對各類質(zhì)譜接口均具有普適性，從而解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種化合物快速電分離裝置，包括固體基底、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、高壓電源和樣品溶液噴頭，所述固體基底的一端為尖端，另一端通過絕緣連接器連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，固體基底通過電刷與高壓電源電聯(lián)，所述樣品溶液噴頭對應(yīng)尖端置于固體基底一側(cè)。

作為優(yōu)選，所述固體基底為導(dǎo)體或半導(dǎo)體。

作為優(yōu)選，所述固體基底的尖端對應(yīng)質(zhì)譜儀的質(zhì)譜離子入口通道。

作為優(yōu)選，當(dāng)樣品溶液噴頭噴射樣品溶液時(shí)，斷開固體基底與高壓電源之間的電連接，樣品噴射完成后固體基底保持與高壓電源之間的電聯(lián)。這種設(shè)計(jì)可以使得樣品溶液的分離效果更佳。如果噴射時(shí)不斷開高壓電源，那么噴射到固體基底上的樣品溶液時(shí)也同時(shí)進(jìn)行著分離，也可獲得較好的分離效果，但分離效果不能達(dá)到最優(yōu)。

一種實(shí)現(xiàn)快速電分離質(zhì)譜檢測的方法，所述固體基底的尖端對應(yīng)質(zhì)譜儀的質(zhì)譜離子入口通道，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過絕緣連接器帶動固體基底旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，高壓電源向固體基底施加高壓電場，樣品溶液噴頭向固體基底的尖端噴射樣品溶液，且在樣品溶液噴頭的噴射階段斷開固體基底與高壓電源的連接，當(dāng)樣品溶液噴頭噴射完成后，繼續(xù)保持向固體基底施加高壓電，樣品溶液在高壓電的作用下發(fā)生分離，并在移動到固體基底尖端時(shí)離子化形成待測物離子，待測物離子通過質(zhì)譜離子入口通道進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜分析。

作為優(yōu)選，在未噴射樣品時(shí)和質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜分析的整個(gè)過程中，均保持向固體基底施加高壓電。這種設(shè)計(jì)可以使得樣品溶液的分離效果和離子化效果更佳。

作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為0～10000rpm。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會影響樣品溶液涂覆在固體基底表面的均勻性，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在10000rpm內(nèi)可以保證樣品溶液涂覆均勻。

作為優(yōu)選，所述高壓電源的電壓范圍為-5000～5000v。此電壓范圍可以適應(yīng)質(zhì)譜電噴霧離子化的應(yīng)用，使得樣品溶液在分離后能更好的離子化，并進(jìn)行質(zhì)譜檢測。此外，分離效果和速度也受到電壓的影響，在此電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)可以很好的調(diào)整分離效果和速度。

作為優(yōu)選，所述固體基底尖端的頂端與質(zhì)譜離子入口通道端口之間的水平距離為d1，且0.5mm≦d1≦10mm，固體基底尖端的頂端與質(zhì)譜離子入口通道中心線之間的垂直距離為d2,且0≦d2≦5mm，固體基底的旋轉(zhuǎn)軸線與質(zhì)譜離子入口通道中心線之間的夾角為α1，且90°≦α1≦180°。這種設(shè)計(jì)是為讓電噴霧離子化后的離子在質(zhì)譜離子入口通道的軸線附近，方便進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜檢測效果更佳。

作為優(yōu)選，所述固體基底底面與樣品溶液噴頭頂端之間的垂直距離為d3，且0.5mm≦d3≦10mm，固體基底尖端的頂端與樣品溶液噴頭中軸線之間的垂直距離為d4,且0≦d4≦5mm，固體基底底面與樣品溶液噴頭中軸線之間的夾角為α2，且30°≦α2≦120°。這種設(shè)計(jì)是為讓樣品溶液噴頭噴射的樣品更好的噴射到固體基底上。

經(jīng)研究表明直接將高壓電場作用于固體基底上的薄膜狀樣品溶液時(shí)可以獲得快速且良好的分離效果，其分離程度與液膜的厚度、電壓相關(guān)。該方法簡單，樣品溶液消耗量極少，且無需固定相(色譜柱)，也無需常規(guī)色譜中所必需的高壓泵等昂貴組件。其通過高壓電直接分離的特點(diǎn)也使得其可以很好的將分離后的樣品溶液離子化產(chǎn)生帶電離子，方便其與質(zhì)譜儀聯(lián)用。

在進(jìn)行混合樣品的直接分析研究中，將樣品中的多組分化合物直接電分離并通過電噴霧離子化(electrosprayionization，esi)進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜檢測，通過質(zhì)譜采集獲得混合物樣品中不同化合物的質(zhì)譜圖，相當(dāng)于先將化合物分離后再分別獲取各成分的質(zhì)譜圖(類似于色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析)，這種形式的分離分析技術(shù)解決了常規(guī)色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的不足，如分離速度慢、分析方法開發(fā)困難、樣品消耗量大、裝置復(fù)雜等的問題。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1.結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，成本低廉，能實(shí)現(xiàn)液相色譜和毛細(xì)管電泳等分離方法類似的分離功能，且需調(diào)節(jié)參數(shù)少，操作簡便，分析時(shí)間短，樣品和溶劑消耗量極少，可用于微量待測樣品的分析，高效環(huán)保；

2.本發(fā)明中的固體基底可由導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料制成，基本無電噴霧基底材料的消耗，無毛細(xì)管堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，易于清潔和重復(fù)多次使用，非常便捷；

3.本發(fā)明裝置可與常見的質(zhì)譜儀(如：三重四極桿質(zhì)譜儀、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀、離子阱質(zhì)譜儀等)相兼容，應(yīng)用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中4種化合物的提取離子流圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中4種化合物的質(zhì)譜圖。

圖中：1-固體基底，2-絕緣連接器，3-旋轉(zhuǎn)電機(jī)，4-電刷，5-高壓電源，6-質(zhì)譜離子入口通道，7-樣品溶液噴頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，一種化合物快速電分離裝置，包括固體基底1、旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、高壓電源4和樣品溶液噴頭7，所述固體基底1的一端為尖端，另一端通過絕緣連接器2連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)3，固體基底1通過電刷4與高壓電源5電聯(lián)，所述樣品溶液噴頭6對應(yīng)尖端置于固體基底1一側(cè)。

所述固體基底1為導(dǎo)體或半導(dǎo)體。本實(shí)施例采用導(dǎo)體材料，所述導(dǎo)體材料可以選用不銹鋼、金、銀等。

在進(jìn)行質(zhì)譜檢測時(shí)，所述固體基底1的尖端對應(yīng)質(zhì)譜儀的質(zhì)譜離子入口通道6，固體基底1安裝在移動底座(圖中未畫出)上，使得固體基底1的尖端與質(zhì)譜離子入口通道6之間的距離可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)樣品溶液噴頭7噴射樣品溶液時(shí)，斷開固體基底1與高壓電源5之間的電連接，樣品噴射完成后固體基底1保持與高壓電源5之間的電聯(lián)。

一種實(shí)現(xiàn)快速電分離質(zhì)譜檢測的方法，所述固體基底的尖端對應(yīng)質(zhì)譜儀的質(zhì)譜離子入口通道，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過絕緣連接器帶動固體基底旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，高壓電源向固體基底施加高壓電，樣品溶液噴頭向固體基底的尖端噴射樣品溶液，且在樣品溶液噴頭的噴射階段斷開固體基底與高壓電源的連接，當(dāng)樣品溶液噴頭噴射完成后，繼續(xù)保持向固體基底施加高壓電，樣品溶液在高壓電的作用下發(fā)生分離，在固體基底尖端形成待測物離子，待測物離子通過質(zhì)譜離子入口通道進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜分析。

在質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜分析的整個(gè)過程中，均保持向固體基底施加高壓電。

所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為0～10000rpm。所述高壓電源的電壓范圍為-5000～5000v。所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)和高壓電源與固體基底之間的通斷均通過控制程序調(diào)控。

所述固體基底尖端的頂端與質(zhì)譜離子入口通道端口之間的水平距離為d1，且0.5mm≦d1≦10mm，固體基底尖端的頂端與質(zhì)譜離子入口通道中心線之間的垂直距離為d2,且0≦d2≦5mm，固體基底的旋轉(zhuǎn)軸線與質(zhì)譜離子入口通道中心線之間的夾角為α1，且90°≦α1≦180°。

所述固體基底底面與樣品溶液噴頭頂端之間的垂直距離為d3，且0.5mm≦d3≦10mm，固體基底尖端的頂端與樣品溶液噴頭中軸線之間的垂直距離為d4,且0≦d4≦5mm，固體基底底面與樣品溶液噴頭中軸線之間的夾角為α2，且30°≦α2≦120°。

下面使用上述裝置和方法，對含3-氨基吡啶、1,2,3-三苯基胍、奮乃靜和利血平共4種化合物的甲醇溶液(詳細(xì)信息見表1)進(jìn)行質(zhì)譜分析，濃度為40μm。

表1：4種化合物的化學(xué)信息

所述固體基底為不銹鋼針，長度為37mm，其尖端為圓錐形，尖端直徑為10μm；d1＝2mm,d2＝0mm，α1＝180°，d3＝5mm,d4＝0.5mm,α2≦90°。

利用本發(fā)明提供的裝置和方法對上述含有4種化合物的甲醇溶液進(jìn)行質(zhì)譜分析，包括以下步驟：

a)將待測溶液放置于載物臺上，調(diào)試旋轉(zhuǎn)電機(jī)，開啟高壓電源，電壓為+2500v；

b)通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動固體基底做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，速度為1000rpm，將樣品溶液通過樣品溶液噴頭噴射到固體基底的尖端，樣品溶液在高壓電的作用下發(fā)生分離，并在固體基底尖端離子化形成待測物離子，待測物離子進(jìn)入質(zhì)譜入口通道6，并由質(zhì)譜儀進(jìn)行質(zhì)譜分析。

如圖2所示，提取3-氨基吡啶、1,2,3-三苯基胍、奮乃靜和利血平[m+h]⁺的提取離子流圖(m/z：95、288、404和609)，從圖2可見上述4種化合物在10秒內(nèi)獲得了良好的分離，圖3為圖2所對應(yīng)的化合物峰的質(zhì)譜圖，由圖3可見所分析的4個(gè)化合物的質(zhì)譜圖很干凈，說明獲得了良好的分離效果。

上述實(shí)施例表明，本發(fā)明的化合物快速電分離裝置具有良好的快速分離能力。本裝置可與常見的質(zhì)譜儀(如：三重四極桿質(zhì)譜儀、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀、離子阱質(zhì)譜儀等)相兼容，應(yīng)用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。