一種用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置，該裝置包括固定于底座上的氣體負(fù)離子發(fā)生器；設(shè)置于正對(duì)氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端的質(zhì)譜檢測(cè)器和設(shè)置于所述氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端和所述質(zhì)譜檢測(cè)器的入口端之間并能使液態(tài)化合物噴霧流與從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端流出的氣體氣流呈十字交叉混合的液體噴霧組件。本發(fā)明還涉及一種利用本發(fā)明裝置進(jìn)行氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)方法。本發(fā)明提供的裝置和方法既可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體負(fù)離子成分的定性分析，又可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體負(fù)離子參與化學(xué)反應(yīng)的過程的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)和定性分析，從而實(shí)現(xiàn)全面了解氣體負(fù)離子的形態(tài)及其化學(xué)性質(zhì)。
【專利說明】
一種用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí) 質(zhì)譜檢測(cè)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于氣體負(fù)離子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于氣體負(fù)離子成分分析及其與 化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 研究表明，空氣負(fù)離子具有改善人體健康、有效去除霧霾、降解有害污染氣體和殺 菌等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此，空氣負(fù)離子引起了人們的廣泛關(guān)注，并且空氣負(fù)離子為環(huán)境健康領(lǐng)域 提供了一種新穎有潛力的技術(shù)手段，具有非常廣闊的應(yīng)用前景?？諝庳?fù)離子的產(chǎn)生途徑多 樣，可以在自然界例如森林、瀑布或者是人工手段例如電暈放電、納米材料等方式，通過電 子與氧氣分子的碰撞以及一系列后續(xù)的分子離子反應(yīng)而產(chǎn)生。然而對(duì)空氣負(fù)離子在環(huán)境健 康方面的作用機(jī)理尚不明確，需要更深入的研究空氣負(fù)離子的性質(zhì)以獲取最大程度的利 用。這使得對(duì)空氣負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用方面的研究變得尤為迫切。常見 用于檢測(cè)空氣負(fù)離子的儀器為離子計(jì)數(shù)儀，其只能對(duì)離子總濃度進(jìn)行定量分析，并不能分 析出空氣負(fù)離子中含有的各種離子組分種類，從而大大限制了該方法的應(yīng)用范圍。
[0003]質(zhì)譜因其具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、樣品用量少、分析速度快、多點(diǎn)多組分檢測(cè)、可 敞開式操作和實(shí)時(shí)檢測(cè)鑒定的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)化工、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)、生命科學(xué) 和材料科學(xué)等領(lǐng)域。質(zhì)譜的這些顯著特點(diǎn)使其成為空氣負(fù)離子成分分析及其與化合物相互 作用研究的有力工具，通過質(zhì)譜對(duì)空氣負(fù)離子參與化學(xué)反應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控有利于掌握反應(yīng)的 進(jìn)度和理解其反應(yīng)機(jī)理，對(duì)空氣負(fù)離子形態(tài)甄別及其作用機(jī)理的研究有著十分重要的意 義。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在關(guān)于采用質(zhì)譜對(duì)空氣負(fù)離子進(jìn)行研究的報(bào)道。在空氣負(fù)離子 成分分析方面，現(xiàn)有裝置難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)在某種特定氣體中產(chǎn)生空氣負(fù)離子與后續(xù)的化學(xué)反 應(yīng)，且由于加工繁瑣、成本高，不便于對(duì)影響空氣負(fù)離子產(chǎn)生的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)控。另外，在 研究空氣負(fù)離子與化合物相互作用方面，現(xiàn)有裝置用來與空氣負(fù)離子反應(yīng)的化合物通過配 制混合氣或者是加熱氣化的方式產(chǎn)生，成本較高，操作麻煩，特別對(duì)于沸點(diǎn)較高的化合物很 難將其氣化。這使得現(xiàn)有裝置用于空氣負(fù)離子的研究受到較大的限制。
[0005] 因此，目前存在的問題是急需研究開發(fā)一種新型的用于氣體負(fù)離子成分分析及其 與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于氣體負(fù)離 子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置。該裝置包括氣體負(fù)離子發(fā)生器、 液體噴霧組件和質(zhì)譜檢測(cè)器。本發(fā)明還涉及一種利用本發(fā)明裝置進(jìn)行氣體負(fù)離子成分分析 及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)方法。本發(fā)明的檢測(cè)裝置集氣體負(fù)離子發(fā)生器、液 體噴霧組件和質(zhì)譜檢測(cè)器于一體，既可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體負(fù)離子成分的定性分析，又可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣 體負(fù)離子參與化學(xué)反應(yīng)過程的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)和定性分析，從而全面了解氣體負(fù)離子的形態(tài) 及其化學(xué)性質(zhì)。
[0007] 為此，本發(fā)明第一方面提供了一種用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作 用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置，其包括：
[0008] 固定于底座上的氣體負(fù)離子發(fā)生器；
[0009] 設(shè)置于正對(duì)氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端的質(zhì)譜檢測(cè)器；
[0010] 設(shè)置于所述氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端和所述質(zhì)譜檢測(cè)器的入口端之間并能使液 態(tài)化合物噴霧流與從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端流出的氣體氣流呈十字交叉混合的液體噴 霧組件。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，所述氣體包括但不限于空氣、氧氣、氮?dú)夂投趸贾械囊环N單一氣 體或多種氣體的混合。
[0012] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述氣體為空氣;所述空氣為合成空氣。所述合 成空氣中氮?dú)獾暮繛?9V%，氧氣的含量為21v%。
[0013] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端與所述質(zhì)譜檢測(cè)器入口 端的距離為0 · 3-2 · 0cm。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，所述氣體負(fù)離子發(fā)生器包括三通管和設(shè)置于所述三通管內(nèi)的電暈放 電針以及固定針并能通過導(dǎo)線與高壓電源接口連接的針座;所述三通管中位于同一直線上 的兩端中的一端插入針座并保證末端部位密封，另一端為氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端;所述 三通管中與位于同一直線上的兩端相垂直的一端為氣體入口端。
[0015] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述三通管的內(nèi)徑為3-10mm，優(yōu)選為5-8mm。若三通管 的內(nèi)徑小于3mm，則氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端的側(cè)壁對(duì)氣體負(fù)離子的屏蔽效應(yīng)大，使得從氣 體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出的氣體負(fù)離子較少，從而無法被質(zhì)譜檢測(cè)器檢測(cè)到。若三通管 的內(nèi)徑大于l〇mm，則將導(dǎo)致氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端氣體流速較慢而使外部空氣滲入而引 入雜質(zhì)，影響后續(xù)質(zhì)譜分析結(jié)果。
[0016] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述三通管為T型玻璃管。
[0017] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述三通管內(nèi)的電暈放電針的尖端與所述氣體負(fù)離子 發(fā)生器出口端的距離為0-4 · 0cm，優(yōu)選為0 · 8-4 · 0cm。
[0018] 在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述電暈放電針的材料包括鎢、鐵、不銹鋼和銅中的 一種或多種。在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述電暈放電針為鎢針。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，所述液體噴霧組件包括注射器、注射栗、氣動(dòng)噴霧器以及連接注射器 出口與氣動(dòng)噴霧器入口的導(dǎo)管。
[0020] 本發(fā)明第二方面提供了一種利用本發(fā)明第一方面所述裝置進(jìn)行氣體負(fù)離子成分 分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)方法，其包括：
[0021 ]步驟A，從三通管的氣體入口端通入氣體，向電暈放電針的尖端施加電壓，在電暈 放電的作用下，氣體流經(jīng)電暈放電針的尖端并在電暈放電針的尖端生成氣體負(fù)離子;所述 氣體負(fù)離子在氣體氣流的作用下從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出后進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行 氣體負(fù)離子成分分析；
[0022]步驟B，在注射栗的作用下，將裝入注射器中的液態(tài)化合物通過導(dǎo)管送入氣動(dòng)噴霧 器中，在氣動(dòng)噴霧器中氮?dú)鈿饬鞯淖饔孟拢瑢⒁簯B(tài)化合物從氣動(dòng)噴霧器的出口端以液體噴 霧的形式導(dǎo)出后，與從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出的氣體負(fù)離子相互作用形成產(chǎn)物離 子;所述產(chǎn)物離子在氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端氣體氣流的作用下進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行產(chǎn)物 尚子成分分析。
[0023]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟A中，所述三通管的氣體入口端通入氣體的流速 為0.1-10.0 L/min，優(yōu)選為5.0-10.0 L/min;所述電暈放電針的尖端所加電壓為1.0-8.0KV， 優(yōu)選為 3.8KV-8.0KV。
[0024]在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，在步驟B中，所述注射栗的推速為0-3000yL/h，優(yōu)選 為3-3000yL/h;所述氣動(dòng)噴霧器中氮?dú)饬魉贋?-3. OL/min，優(yōu)選為0.5-3. OL/min。
[0025]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述質(zhì)譜檢測(cè)器采用敞開式檢測(cè)方式，便于及時(shí)將壽 命短暫的氣體負(fù)離子導(dǎo)入質(zhì)譜檢測(cè)器中以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。優(yōu)選所述質(zhì)譜檢測(cè)器檢測(cè)的 離子的質(zhì)荷比(m/z)為10-2000。
[0026]由于測(cè)試過程中存在誤差，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的離子的質(zhì)荷比的誤差范圍為±0.1。例 如，在質(zhì)譜檢測(cè)器中檢測(cè)到離子的質(zhì)荷比分別為60.00、60.05和60.10,則在±0.1的誤差范 圍內(nèi)，認(rèn)為60.00、60.05和60.10的離子均可為C(V。
[0027] 為便于分析，本發(fā)明在進(jìn)行氣體負(fù)離子和氣體負(fù)離子與化合物相互作用形成的產(chǎn) 物離子的定性分析時(shí)，質(zhì)譜檢測(cè)器檢測(cè)到的離子的質(zhì)荷比(m/z)均取整數(shù)。
[0028] 如無特殊說明，本發(fā)明所用實(shí)驗(yàn)方法均為本領(lǐng)域常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法。
[0029] 如無特殊說明，本發(fā)明所用儀器均為本領(lǐng)域常規(guī)儀器。
[0030] 如無特殊說明，本發(fā)明所用試劑和材料均可通過商業(yè)途徑獲得。
[0031] 本發(fā)明所述"選擇離子流圖"通過質(zhì)譜分析得到，反映了某一離子質(zhì)譜峰強(qiáng)度隨時(shí) 間的變化。
[0032] 本發(fā)明提供的用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè) 裝置和方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0033] (1)能夠在特定氣體環(huán)境下產(chǎn)生相應(yīng)的氣體負(fù)離子，并且對(duì)這些壽命較短的復(fù)雜 的氣體負(fù)離子的成分進(jìn)行實(shí)時(shí)快速定性分析；
[0034] (2)可以實(shí)現(xiàn)氣體負(fù)離子與化合物，特別是與高沸點(diǎn)化合物相互作用的化學(xué)反應(yīng) 的實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而對(duì)反應(yīng)機(jī)理作出合理推斷；
[0035] (3)所用材料成本低，所用試劑均為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用，裝置組裝技術(shù)簡(jiǎn)單，無需大 型、復(fù)雜儀器設(shè)備。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí) 質(zhì)譜檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中附圖標(biāo)記的含義如下：1_鎢針;2-T型玻璃管;3-針座;4-導(dǎo)線;5-注射栗;6-注射器;7-導(dǎo)管;8-氣動(dòng)噴霧器;9-質(zhì)譜檢測(cè)器。
[0037] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置對(duì)在空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離 子成分進(jìn)行分析的質(zhì)譜圖。
[0038] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置對(duì)在空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離 子進(jìn)行重現(xiàn)性分析的選擇離子流圖。
[0039] 圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置對(duì)在空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離 子進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性分析的選擇離子流圖。
[0040] 圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置對(duì)在空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離 子與苯甲醛相互作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)的質(zhì)譜圖及選擇離子流圖。
[0041] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置對(duì)在空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離 子與對(duì)二甲苯相互作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)的質(zhì)譜圖及選擇離子流圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為使本發(fā)明更加容易理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，這些 實(shí)施例僅起說明性作用，并不局限于本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0043] 本發(fā)明中采用Hamilton Co.公司生產(chǎn)的1750N型注射器。
[0044] 本發(fā)明中采用KD Scientific Inc.公司生產(chǎn)的KDS 100型注射栗。
[0045] 本發(fā)明中采用質(zhì)譜檢測(cè)器對(duì)氣體負(fù)離子或氣體負(fù)離子與化合物反應(yīng)后得到的產(chǎn) 物離子的成分進(jìn)行定性分析，測(cè)試條件:脫溶劑管溫度為250°C ;加熱模塊溫度為400°C ;干 燥氣流量為〇L/min; -次全掃描時(shí)間為0.5sec;掃描速度為2142u/sec。
[0046] 離子峰強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算公式如式I所示：
[0048] 式I中3為各離子峰強(qiáng)度的平均值;STDEV為各離子峰強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，使用Excel 計(jì)算得到。
[0049] 實(shí)施例
[0050] 實(shí)施例1:用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置 的組裝
[0051] 如圖1所示，加工一個(gè)長(zhǎng)通道為10cm，短通道為5cm的T型玻璃管2,所述T型玻璃管2 的內(nèi)徑為8mm。將鎢針1固定在針座3的尖端，后將針座3插入T型玻璃管2的長(zhǎng)通道并位于軸 心處，使鎢針1尖端位于T型玻璃管2內(nèi)且距離T型玻璃管2氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端5mm，且 將針座3與T型玻璃管2末端結(jié)合處密封。針座3可通過導(dǎo)線4與負(fù)高壓電源(-HV)接口處相連 接。以上部件固定在底座（圖中未標(biāo)示出）上。調(diào)整底座位置，使T型玻璃管2的氣體負(fù)離子發(fā) 生器出口端正對(duì)質(zhì)譜檢測(cè)器9的入口端且距離為3mm。!'型玻璃管2短通道通過導(dǎo)管與氣瓶 (圖中未標(biāo)示出）相連。將含有液態(tài)化合物的注射器6固定在注射栗5上，注射器6的出口通過 導(dǎo)管7連接到氣動(dòng)噴霧器8的入口。質(zhì)譜檢測(cè)器9采用敞開式操作，采用負(fù)離子模式檢測(cè)。 [0052]根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)要求，鎢針1的尖端所加電壓設(shè)置為1.0-8.0KV;T型玻璃管的氣體 入口端通入氣體的流速為0.1-10. 〇L/min;注射栗5的推速為0-3000yL/h;氣動(dòng)噴霧器中氮 氣流速為0-3. OL/min;質(zhì)譜檢測(cè)器9檢測(cè)的離子的質(zhì)荷比為10-2000。
[0053]當(dāng)裝置組裝完成并設(shè)置好各參數(shù)之后，即可對(duì)氣體負(fù)離子及其與化合物相互作用 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物離子以及化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)分析。
[0054]實(shí)施例2:對(duì)在空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離子成分進(jìn)行分析
[0055]以空氣(氮?dú)夂繛?9v%，氧氣含量為21v%)為電暈放電氣體，此時(shí)未使用化合 物。
[0056]按照實(shí)施例1的方法組裝實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置，從T型玻璃管的氣體入口端以5.0L/ min的氣體流速通入空氣，向電暈放電針的尖端施加3.8KV的電壓，在電暈放電的作用下，空 氣流經(jīng)電暈放電針的尖端并在電暈放電針的尖端生成氣體負(fù)離子;氣體負(fù)離子在空氣氣流 的作用下從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出后進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行氣體負(fù)離子成分分析，其 結(jié)果如圖2所不。
[0057]通過12次重復(fù)交替的接通和關(guān)閉電壓實(shí)驗(yàn)，對(duì)氣體負(fù)離子進(jìn)行重現(xiàn)性分析，其結(jié) 果如圖3所不。
[0058]對(duì)通電長(zhǎng)達(dá)90min的氣體負(fù)離子的離子峰強(qiáng)度進(jìn)行分析，其結(jié)果如圖4所示。
[0059]實(shí)施例3:對(duì)空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離子與苯甲醛相互反應(yīng)的實(shí)時(shí)在線分析 [0060]以空氣（氮?dú)夂繛?9v%，氧氣含量為21v%)為電暈放電氣體，使用純苯甲醛 (99wt% )液體作為噴霧用化合物。
[0061]按照實(shí)施例1的方法組裝實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置，對(duì)空氣負(fù)離子與純苯甲醛液體噴霧 的反應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析。
[0062]從T型玻璃管的氣體入口端以5L/min的氣體流速通入空氣，向電暈放電針的尖端 施加3.8KV的電壓，在電暈放電的作用下，空氣流經(jīng)電暈放電針的尖端并在電暈放電針的尖 端生成氣體負(fù)離子;氣體負(fù)離子在氣體氣流的作用下從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出。
[0063]在注射器6中吸入純苯甲醛液體，在注射栗的作用下，將裝入注射器中的液態(tài)化合 物通過導(dǎo)管送入氣動(dòng)噴霧器中，注射栗5的液體推速為3yL/h。在氣動(dòng)噴霧器中氮?dú)饬魉贋?0.5L/min的氮?dú)鈿饬鞯淖饔孟拢瑢⒈郊兹臍鈩?dòng)噴霧器的出口端以液體噴霧的形式導(dǎo)出 后，與從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出的氣體負(fù)離子相互作用形成產(chǎn)物離子，產(chǎn)物離子在 氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端氣體氣流的作用下進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行產(chǎn)物離子成分分析。 [00 64] 實(shí)驗(yàn)過程中，在7min時(shí)開啟注射栗5,在14min時(shí)關(guān)閉注射栗5。從Omin開始進(jìn)行連 續(xù)在線質(zhì)譜分析跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，結(jié)果如圖5所示。
[0065] 實(shí)施例4:對(duì)空氣氣氛下產(chǎn)生的氣體負(fù)離子與對(duì)二甲苯相互反應(yīng)的實(shí)時(shí)在線分析
[0066] 以空氣（氮?dú)夂繛?9v%，氧氣含量為21v%)為電暈放電氣體，使用對(duì)二甲苯 (99wt% )液體作為噴霧用化合物。
[0067] 按照實(shí)施例1的方法組裝實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置，對(duì)空氣負(fù)離子與對(duì)二甲苯液體噴霧 的反應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析。
[0068]從T型玻璃管的氣體入口端以5. OL/min的氣體流速通入空氣，向電暈放電針的尖 端施加3.8KV的電壓，在電暈放電的作用下，空氣流經(jīng)電暈放電針的尖端并在電暈放電針的 尖端生成氣體負(fù)離子;所述氣體負(fù)離子在氣體氣流的作用下從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo) 出。
[0069]在注射器6中吸入對(duì)二甲苯液體，在注射栗的作用下，將裝入注射器中的液態(tài)化合 物通過導(dǎo)管送入氣動(dòng)噴霧器中，注射栗5的液體推速為3000yL/h。在氣動(dòng)噴霧器中氮?dú)饬魉?為0.5L/min的氮?dú)鈿饬鞯淖饔孟?，將?duì)二甲苯從氣動(dòng)噴霧器的出口端以液體噴霧的形式導(dǎo) 出后，與從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出的氣體負(fù)離子相互作用形成產(chǎn)物離子，產(chǎn)物離子 在氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端氣體氣流的作用下進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行產(chǎn)物離子成分分析。 [00 70] 實(shí)驗(yàn)過程中，在3min時(shí)開啟注射栗5,在8min時(shí)關(guān)閉注射栗5。從Omin開始進(jìn)行連續(xù) 在線質(zhì)譜分析跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，結(jié)果如圖6所示。
[0071] 從圖2可以看出，在空氣氣氛下，一個(gè)單一的離子峰m/z 60被檢測(cè)到，該離子只可 能含有碳、氫、氧或氮元素，再結(jié)合質(zhì)荷比(m/z 60)推導(dǎo)出其為C03'圖2中的嵌圖為母離子 m/z 60的二級(jí)質(zhì)譜圖，一個(gè)離子峰m/z 16被檢測(cè)到，為0-，而⑶廠在二級(jí)質(zhì)譜碰撞中生成0- 和C〇2,從而進(jìn)一步證明m/z 60的離子為C〇3'
[0072]從圖3可以看出，在加壓時(shí)，由于產(chǎn)生m/z 60的氣體負(fù)離子(C(V)，質(zhì)譜峰強(qiáng)度由0 迅速升高至穩(wěn)定;而當(dāng)關(guān)閉高壓時(shí)，質(zhì)譜峰強(qiáng)度迅速降為0。經(jīng)計(jì)算，圖3所示峰強(qiáng)度的相對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為4.81%，結(jié)果表明各離子峰強(qiáng)度基本相同，有較好的重現(xiàn)性。
[0073] 從圖4可以看出，在通電90min內(nèi)，m/z 60的離子(COf)峰強(qiáng)度基本穩(wěn)定，離子峰波 動(dòng)性小，具有長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。
[0074]綜合圖3和圖4可以看出，本發(fā)明提供的裝置和方法能夠?qū)怏w負(fù)離子的成分進(jìn)行 實(shí)時(shí)快速分析，并展現(xiàn)出較好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。
[0075] 圖5的嵌圖為m/z 60(氣體負(fù)離子C03-)和m/z 121(
的選擇離子 流圖。在0-7min時(shí)，m/z 60的離子峰強(qiáng)度很高，而m/z 121的離子峰強(qiáng)度基本為0,此時(shí)只有 氣體負(fù)離子C(V的產(chǎn)生而被檢測(cè)到。在7min至14min時(shí)，使用了苯甲醛液體，m/z 60的離子峰 強(qiáng)度逐漸降低并保持穩(wěn)定，m/z 121的離子峰強(qiáng)度顯著增大并保持穩(wěn)定，其間質(zhì)譜圖如圖5 的主圖所示，可見氣體負(fù)離子COf與苯甲醛液體發(fā)生反應(yīng)并生成了新的m/z 121的產(chǎn)物離 子。在14min至20min時(shí)，停止使用苯甲醛液體，m/z 121的離子峰強(qiáng)度降低至為0并保持不 變，可見相互作用反應(yīng)停止，此時(shí)只有氣體負(fù)離子αν的產(chǎn)生并被檢測(cè)。
[0076] 圖6的嵌圖為m/z 60(氣體負(fù)離子C03_)和m/z 135(
ι的選 擇離子流圖。在〇_3min時(shí)，m/z 60的離子峰強(qiáng)度很高，而m/z 135的離子峰強(qiáng)度基本為0,此 時(shí)只有氣體負(fù)離子C03_的產(chǎn)生而被檢測(cè)到。在3min至8min時(shí)，使用了對(duì)二甲苯液體，m/z 60 的離子峰強(qiáng)度逐漸降低并保持穩(wěn)定，m/z 135的離子峰強(qiáng)度顯著增大并保持穩(wěn)定，其間質(zhì)譜 圖如圖6的主圖所示，可見氣體負(fù)離子C(V與對(duì)二甲苯液體發(fā)生反應(yīng)并生成了新的m/z 135 的產(chǎn)物離子。在8min至lOmin時(shí)，停止使用對(duì)二甲苯液體，m/z 135的離子峰強(qiáng)度降低至為0 并保持不變，可見相互作用反應(yīng)停止，此時(shí)只有氣體負(fù)離子αν的產(chǎn)生并被檢測(cè)。
[0077] 從圖5和圖6可以看出，本發(fā)明提供的裝置和方法能夠?qū)怏w負(fù)離子與化合物相互 作用進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析，通過對(duì)產(chǎn)物離子的成分分析可以推知?dú)怏w負(fù)離子與化合物相互作 用的機(jī)理，為開展氣體負(fù)離子的性質(zhì)研究奠定了基礎(chǔ)。
[0078] 應(yīng)當(dāng)注意的是，以上所述的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何 限制。通過參照典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解為其中所用的詞語為描述性 和解釋性詞匯，而不是限定性詞匯?？梢园匆?guī)定在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明作出 修改，以及在不背離本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修訂。盡管其中描述的本發(fā)明涉 及特定的方法、材料和實(shí)施例，但是并不意味著本發(fā)明限于其中公開的特定例，相反，本發(fā) 明可擴(kuò)展至其他所有具有相同功能的方法和應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)裝置，其包 括： 固定于底座上的氣體負(fù)離子發(fā)生器； 設(shè)置于正對(duì)氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端的質(zhì)譜檢測(cè)器； 設(shè)置于所述氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端和所述質(zhì)譜檢測(cè)器入口端之間并能使液態(tài)化合 物噴霧流與從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端流出的氣體氣流呈十字交叉混合的液體噴霧組件。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端與所述質(zhì)譜 檢測(cè)器入口端的距離為0.3-2 .Ocm〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述氣體負(fù)離子發(fā)生器包括三通管、設(shè) 置于所述三通管內(nèi)的電暈放電針以及固定針并能通過導(dǎo)線與高壓電源接口連接的針座;所 述三通管中位于同一直線上的兩端中的一端插入針座并保證末端部位密封，另一端為氣體 負(fù)離子發(fā)生器出口端；所述三通管中與位于同一直線上的兩端相垂直的一端為氣體入口 端。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述三通管的內(nèi)徑為3-10mm，優(yōu)選為5_8mm; 優(yōu)選所述三通管內(nèi)的電暈放電針的尖端與所述氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端的距離為Ο-? 0cm ， 更優(yōu)選為0 · 8-4 · 0cm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述電暈放電針的材料包括 鎢、鐵、不銹鋼和銅中的一種或多種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述液體噴霧組件包括注射 器、注射栗、氣動(dòng)噴霧器以及連接注射器出口與氣動(dòng)噴霧器入口的導(dǎo)管。7. -種利用權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述裝置進(jìn)行氣體負(fù)離子成分分析及其與化合物 相互作用的實(shí)時(shí)質(zhì)譜檢測(cè)方法，其包括： 步驟A，從三通管的氣體入口端通入氣體，向電暈放電針的尖端施加電壓，在電暈放電 的作用下，氣體流經(jīng)電暈放電針的尖端并在電暈放電針的尖端生成氣體負(fù)離子;所述氣體 負(fù)離子在氣體氣流的作用下從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出后進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行氣體 負(fù)尚子成分分析； 步驟B，在注射栗的作用下，將裝入注射器中的液態(tài)化合物通過導(dǎo)管送入氣動(dòng)噴霧器 中，在氣動(dòng)噴霧器中氮?dú)鈿饬鞯淖饔孟?，將液態(tài)化合物從氣動(dòng)噴霧器的出口端以液體噴霧 的形式導(dǎo)出后，與從氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端導(dǎo)出的氣體負(fù)離子相互作用形成產(chǎn)物離子； 所述產(chǎn)物離子在氣體負(fù)離子發(fā)生器出口端氣體氣流的作用下進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行產(chǎn)物離 子成分分析。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟A中，所述三通管的氣體入口端通入 氣體的流速為〇. 1-10. 〇L/min，優(yōu)選為5.0-10.0 L/min;所述電暈放電針的尖端所加電壓為 1 · 0-8 · 0KV，優(yōu)選為 3 · 8-8 · 0KV。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在步驟B中，所述注射栗的推速為0-3000yL/h，優(yōu)選為3-3000yL/h;所述氣動(dòng)噴霧器中的氮?dú)饬魉贋?-3. OL/min，優(yōu)選為0.5-3·0L/min〇10. 根據(jù)權(quán)利要求7-9中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述質(zhì)譜檢測(cè)器采用敞開
【文檔編號(hào)】G01N27/68GK106093179SQ201610367472
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】林金明, 李宇
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)