纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用在砷、汞形态分析(5)

浙江大学硕士学位论文绪论前景。１．２．２纳升级高效液相色谱．电感耦合等离子体质谱联用的接口要求电感耦合等离子体质谱（ＩＣＰ－ＭＳ）是将溶液雾化后以流速恒定的气溶胶形式，利用载气流送入等离子体通道中，从而形成具有一定恒定强度的信号，通过质谱分析器进行分析检测。由于ＩＣＰ．ＭＳ具有较高的灵敏度、较低的检出限、较宽的动态范围等优势，并易与多种分离技术联用，使其在地质、生物、医学及化学等领域得到广泛应用【７５，７６１。因此将纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用可以实现对器官的微小局部、基因修饰的细胞等微小试样进行分离分析【７７１。此外，在纳升流速下，由于溶剂提升量随之降低，可以显著地减少由溶剂引起的ＩＣＰ．ＭＳ多原子干扰效应【７８１。ＩＣＰ．ＭＳ的常规样品引入系统的样品提升量一般为０．５．２．０ｍＬ／ｍｉｎ，需要待测样品量为１．１０ｍＬ，分析物的传输效率仅为１０．２０％，从而造成昂贵纯试剂的浪费及大量废液的产生，甚至还会造成仪器严重的记忆效应，其中对Ｈｇ的记忆效应尤为明显‘７９１。另一方面，由于雾化室存在较大的死体积，势必会造成分析物之间的化学或物理干扰，以及清洗时间的延长和色谱分离谱峰的展宽。而ｎａｎｏＨＰＬＣ由于样品提升量低，溶剂的引入量随之降低，在显著降低分析总时间和减少雾化室死体积的同时，水和有机溶剂对等离子体造成的负载也大大降低【８０１。在纳升样品的分析中，纳升级高效液相色谱法比毛细管电泳具有更大的优势，主要表现在更好的流动相驱动力，更简易的装置，更强的样品适应性，因此ｎａｎｏＨＰＬＣ与ＩＣＰ．ＭＳ联用是纳升样品形态分析的有效手段【８¨。但是ＩＣＰ．ＭＳ的样品提升量在ｍＬ／ｍｉｎ，而ｎａｎｏ．ＨＰＬＣ的流动相流速一般在ｎＬ／ｍｉｎ水平，要达到两者流速的平衡，合理的接１：２设计就成了实现ｎａｎｏＨＰＬＣ与ＩＣＰ．ＭＳ联用技术的关键问题。纳升级高效液相色谱．电感耦合等离子体质谱联用的接口需要满足以下两个要求［８２－８５１：１、必须能平衡雾化器的液流速度和ｎａｎｏＨＰＬＣ的淋洗流速；２、能满足纳升样品检测的雾化效率，即高效地将洗脱液转化为稳定的气溶胶引入到等离子体中。万方数据浙江大学硕士学位论文绪论１．２．３纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术由于ＩＣＰ－ＭＳ常规雾化器的自吸流速在ｍＬ／ｍｉｎ，高出ｎａｎｏＨＰＬＣ的流动相流速几个数量级，即使使用微量雾化器也会产生很强的自吸效应，导致液相分离的失效。为了减弱雾化器的自吸效应，可以设计使用鞘流接口或无鞘流接口作为两者联用的接口。１．２．３．１纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用的鞘流接口在应用纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术初期，研究人员引入纳流量的鞘流补充液来满足微量雾化器微流量的液流流速，即采用鞘流接口，如图１．３所示【８３】。图１．３ｎａｎｏＨＰＬＣ．ＩＣＰ．ＭＳ联用的鞘流接口连接示意图纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用的鞘流接口一般是样品提升量在ｇＬ／ｍｉｎ的微量雾化器，使用蠕动泵或注射泵引入鞘流。但是鞘流液的引入也存在明显的不足，会使待测样被显著稀释，导致色谱分离度、精度的降低和检测器检出限的升高。因此较少采用鞘流接口作为纳升级高效液相色谱与电感祸合等离子体质谱的联用接口。１．２．３．２纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用的无鞘流接口显而易见，采用无鞘流接口实现ＩＣＰ—ＭＳ和ｎａｎｏＨＰＬＣ的联用可以克服上述鞘流接口的不足。ｎａｎｏＨＰＬＣ和ＩＣＰ．ＭＳ联用的无鞘流接口的一般模式与ｔ，ｔｔ－ＩＰＬＣ和ＩＣＰ．ＭＳ联用的无鞘流接口相似，如图１．４所示【８３】，区别在于前者整体流速在纳流水平。微量雾化器稍作改进也可将样品提升量降至ｇＬ／ｍｉｎ以下，用作纳升级高效液万方数据浙江大学硕士学位论文绪论相色谱与电感耦合等离子体质谱联用的无鞘流接口，同时由于降低了雾化器的死体积而使色谱分辨率提高，但是无法保证气溶胶的稳定产生，导致ＩＣＰ．ＭＳ的灵敏度下降，从而限制了微量雾化器作为纳流液相色谱和等离子体质谱联用的无鞘流接口在纳升样品分离分析中的应用。因此需要设计纳流量雾化器作为ｎａｎｏＨＰＬＣ与ＩＣＰ．ＭＳ联用的无鞘流接口。囤国矿一藩精图１．４ｇＨＰＬＣ－ＩＣＰ—ＭＳ联用的无鞘流接口连接示意图虽然纳升级高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术中，采用无鞘流接ＩＺｌ更为常见，但是除Ｂｒｅｎｎａｎ等人将直接注入式高效雾化器改进制成纳流雾化器（ｄ－ＤＩＨＥＮ）外【８６１，大多数无鞘流接口都是Ｓｃｈａｕｍｌ６ｆｆｅｌ课题组【８７】设计制作的气动纳流雾化器（ｎＤＳ．２００）ｔ８８ｊ，直到最近该课题组在原来的气动纳流雾化器（ｎＤＳ．２００）的基础上进行了改进。改进后的气动纳流雾化器（ｎＤＳ．２００ｅ）降低了背压，延长了雾化器的使用寿命【８９１。但是总体来说，纳流雾化器的研究还很少，有必要对电感耦合等离子体质谱的纳流雾化系统进行综述，并以此为指导，研制性能更佳、成本更低的纳升级高效液相色谱与电感祸合等离子体质谱联用的无鞘流接口。１．３电感耦合等离子体质谱的纳流雾化系统１．３．１同心型雾化器雾化效率的影响因素同心型雾化器是ＩＣＰ－ＭＳ使用最广泛的一类气动雾化器接口，这类雾化器的进样毛细管与心气流平行，产生气溶胶的主要动力来源于载气流。高速的氩气气流通过窄小的雾化器喷嘴时，由于受文丘里效应影响，喷嘴处的压力较低，在压力差作用下实现样品溶液的提取，同时高动能的心气流在喷嘴处与试样液体发生能万方数据浙江大学硕士学位论文绪论量传递，使溶液膨胀爆破发生雾化形成气溶胶进入雾化室。由同心型气动雾化器的雾化原理可知，决定同心型雾化器雾化性能的主要参数有以下几项：雾化器的线性尺寸、进样毛细管喷嘴直径ｄｃ、载气的流速ｖｇ、载气流的密度ｐｇ、进样液体的密度ＰＬ、进样液体的粘度１１Ｌ以及进样液体的流量。等，其中载气粘度１１９的影响可忽略不计，图１．５为同心气动雾化器的工作原理简图【矧。ｖ《，ｐｐｑｇ△ｐｇ。ｐｇ’ｐａ图１．５同心气动雾化器工作原理简图根据上述影响因素，可以得出气溶胶微液滴的颗粒群表面积分布的平均直径，即索特平均直径（ＳＭＤ）Ｄ３２与喷嘴直径的半经验关系，其无量纲表达式如式（１）。百Ｄ３２＝％Ａ＋Ｐ硝ａ＊］（１＋ｃ２ｏｎＪ）其中Ｏｎ是奥内佐格数，由进样液体粘度１１Ｌ决定；斗为载气和进样液的流量比；△ｐ。木为拉普拉斯数，反映了载气流压力的影响；（１）Ｃｌ，ｃ２，ｍ和Ｊ为同心雾化器常数，数值可从文献中查取【９１１；在上述半经验公式中，当雾化器、载气、进样液的种类决定后，除ｄｃ外其它均为可确定的常数项，索特平均直径Ｄ３２仅与进样毛细管喷嘴直径有关，因此雾化器雾化效率的提高，关键在于喷嘴的设计。喷嘴的设计会直接影响高速心气流在喷嘴处形成背压的大小，以及与迸样液能量交换的效率。１．３．２配微型雾化室的气动纳流雾化器（ｎＤＳ．２００系列）ｎＤＳ．２００气动纳流雾化器最早由Ｓｃｈａｕｍｌ６ｆｆｅｌ课题组于２００６年设计使用【８７１，联用装置如图１．６所示。１４万方数据浙江大学硕士学位论文绪论图１．６ｎＤＳ．２００纳流雾化器的连接示意图通过将尖嘴内径为１０Ｉ．ｔｍ和尾端内径为２０ｌａｒｎ的中空 …… 此处隐藏：2233字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……