熱裂解儀（器）進(jìn)樣氣相色譜儀分析基本原理、技術(shù)特點及應(yīng)用

氣相色譜儀–熱裂解儀（器）聯(lián)用，在水運工程、石油化工、有機(jī)化學(xué)、生物醫(yī)藥、高分子化學(xué)、地質(zhì)勘探、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域都得到有效的應(yīng)用。其主要的工作原理為：有機(jī)化合物在嚴(yán)格控制的環(huán)境中加熱，使之裂解成為可揮發(fā)的小分子，采用聯(lián)用的氣相色譜儀分離和檢測這些裂解的小分子；由于有機(jī)化合物在一定條件下的裂解方式主要取決于分子結(jié)構(gòu)，因此，可以根據(jù)其裂解產(chǎn)物的定性定量數(shù)據(jù)，推斷有機(jī)化合物的組成和結(jié)構(gòu)。

一、基本原理：

熱裂解（分解）是在熱能作用下物質(zhì)發(fā)生化學(xué)降解的過程。在一定條件下，高分子有機(jī)物遵循一定的裂解規(guī)律，即特定的樣品能夠產(chǎn)生特定的裂解產(chǎn)物和產(chǎn)物分布，采用氣相色譜分析和鑒定裂解產(chǎn)物，可據(jù)此對原樣品進(jìn)行表征。

將高分子樣品置于裂解器中，在嚴(yán)格控制的操作條件下，使之迅速高溫?zé)崃呀猓煽蓳]發(fā)的小分子產(chǎn)物，然后將裂解產(chǎn)物送入氣相色譜儀中進(jìn)行分離分析。因為裂解碎片的組成和相對含量與待測高分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，每種高分子的裂解色譜圖都有其特征，故裂解色譜圖又稱熱裂解指紋色譜圖。

二、對熱裂解儀的要求：

1、由于裂解溫度不同，裂解產(chǎn)物不同，裂解溫度控制要精確，可重復(fù)進(jìn)行。

2、不同的物質(zhì)需要不同的裂解溫度，裂解溫度要可調(diào)。

3、裂解器熱容量大，升溫速度快。

4、裂解器與接口的體積小，以減小死體積，防止色譜峰展寬。

5、對裂解反應(yīng)無催化反應(yīng)，防止歧化反應(yīng)和二次反應(yīng)。

三、熱裂解儀類型：

1、管式爐裂解器：

管式爐裂解器通常由一個外壁加熱的石英管制成，采用電熱絲加熱，裂解溫度在300～1000，恒溫精度高。當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定溫度時，將樣品置于鉑金小舟內(nèi)，用推桿將鉑金小舟送人裂解爐，樣品不與管壁接觸。

管式爐裂解器結(jié)構(gòu)簡單，可定量進(jìn)樣，操作方便，裂解溫度連續(xù)可調(diào)。但升溫速率不可調(diào)，死體積大，容易產(chǎn)生二次反應(yīng)。

2、熱絲裂解器：

熱絲裂解器通常由直徑0.2～0.5mm、長50mm左右的鉑絲或鎳鉻絲繞成螺旋狀而成，樣品涂在金屬熱絲上，熱絲用穩(wěn)定電壓加熱到所需溫度，可使樣品裂解。

熱絲裂解器結(jié)構(gòu)簡單，加熱時間短，二次反應(yīng)少。但不易定量進(jìn)樣，一般只用于定性分析。

3、居里點裂解器：

居里點裂解器是一種高頻感應(yīng)加熱裂解器，采用鐵磁性材料作加熱元件。將它置于高頻電場中，會吸收射頻能量而迅速升溫，當(dāng)達(dá)到居里點溫度時，鐵磁質(zhì)變?yōu)轫槾刨|(zhì)，不再吸收射頻能量，溫度穩(wěn)定在居里點溫度。當(dāng)切斷高頻電源后溫度下降，鐵磁性又恢復(fù)。將樣品附著在加熱元件上，樣品可在居里點溫度裂解。

不同鐵磁質(zhì)的居里點溫度不同，通過調(diào)節(jié)鐵磁質(zhì)合金的組成可獲得所需溫度的加熱元件。

4、激光裂解器。

四、熱裂解儀特點：

1、分離效率高：熱裂解氣相色譜儀大都使用毛細(xì)管色譜柱，可以對復(fù)雜的裂解產(chǎn)物進(jìn)行有效的分離，尤其是高分子有機(jī)物之間的微小差異，聚合物材料中的微量組分，都能在裂解色譜圖上靈敏地反映出來，找到相應(yīng)的特征。

2、靈敏度高：熱裂解氣相色譜儀一般采用氫火焰離子化檢測器，靈敏度很高。

3、樣品用量少：樣品用量一般為μg至mg量級，對只能獲得微量樣品的檢測很有利。

4、分析速度快：典型的分析周期為30min。當(dāng)裂解產(chǎn)物很復(fù)雜時，1～2h可以完成一次分析。

5、信息量大：可以進(jìn)行定性和定量分析，還可以進(jìn)行裂解條件與裂解產(chǎn)物的關(guān)系、樣品結(jié)構(gòu)與裂解產(chǎn)物的關(guān)系、裂解機(jī)理和反應(yīng)動力學(xué)的研究。

6、應(yīng)用范圍廣：適用于各種形態(tài)樣品，不需要預(yù)處理，無論是粘稠液體、粉沫、纖維和彈性體等，還是固化的樹脂、涂料和硫化橡膠等都可以直接進(jìn)樣分析。

7、易于普及：裂解進(jìn)樣器結(jié)構(gòu)簡單，與氣相色譜儀組合在一起就可以進(jìn)行分離分析。

8、可以和各種色譜儀、光譜儀聯(lián)接：凡是可以和氣相色譜儀聯(lián)接的光譜儀器，都可以和熱裂解氣相色譜儀在線聯(lián)接。

五、應(yīng)用：

適用于分子量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難揮發(fā)和難溶解物質(zhì)的分離分析。

在藥物分析中，可采用閃蒸技術(shù)分析中草藥中的可揮發(fā)性成分。所謂閃蒸是指在樣品裂解前，用較低的溫度（低于樣品的裂解溫度）對樣品快速加熱，將揮發(fā)性成分蒸發(fā)出來，得到一張色譜圖。然后在高溫下對樣品進(jìn)行裂解，得到裂解色譜圖。這樣可獲得樣品中揮發(fā)性成分的重要信息，在樣品定性鑒定中非常有用。