[发明专利]基于色谱技术的气体分离装置和方法

说明书

本发明提供了基于色谱技术的气体分离装置和方法，所述气体分离装置包括：第一管设置在第二管内侧，第一填料填充在所述第一管内，第二填料填充在所述第一管和第二管之间；单向阀设置在所述第一管的一端；第三管的一端具有第一气体进口，另一端套在所述第二管上，所述单向阀处于所述第三管内；第二气体进口和第一气体出口设置在所述第三管上。本发明具有结构简单、体积小等优点。

技术领域

本发明涉及气体分离，特别涉及基于色谱技术的气体分离装置和方法。

背景技术

全二维气相色谱是在传统的一维气相色谱上发展起来的一种新的色谱分析技术，主要原理是把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式连接，中间装有一个调制器,经第一根柱子分离后的所有馏出物在调制器内进行浓缩聚集后以周期性的脉冲形式释放到第二根柱子里进行继续分离，最后进入色谱检测器。

全二维气流调制方法经过近年来的发展，已经有停流调制模式，如基于阀的差流调制、脉冲分流调制模式等，已经能够实现样品的大部分80％甚至100％的duty cycle。这些调制模式的名称不尽相同，但是主要的方法是通过控制二维色谱柱流量的差异和阀的切换进行调制。

基于多通道阀的气流调制具有以下缺点：没有聚焦作用，需要很高的二维载气流量；与此同时多通道阀的工作温度受限，在高强度的程序升温循环下密封组件老化失效；样品中绝大多数物质被放空，duty cycle低等问题。

2012年，Griffith等人基于安捷伦的CFT技术原理，开发了基于CFT技术的反向冲刷气流调制方法，与阀调制的区别在于：

1.没有聚焦作用，需要很高的载气流量；

2.样品中绝大多数物质被放空，duty cycle低等问题进行了改进，实现了相对较低(20ml/min)的二维流量。但对于MS检测器，二维流量依旧过大，影响电离源的电离效率，且增加质谱检测器的真空系统的负担。

且一维色谱柱和二维色谱柱经调制器串联，由于现有调制器的体积一般较大(温度调制有独立的保温制冷单元、气流调制多是基于多通道阀)，故现有的全二维色谱分析单元中一维柱和二维柱在体积较大的柱温箱内实现升温加热，设备整体体积大。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于色谱技术的气体分离装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于色谱技术的气体分离装置，所述气体分离装置包括：

第一管和第二管，所述第一管设置在所述第二管内侧，第一填料填充在所述第一管内，第二填料填充在所述第一管和第二管之间；

单向阀，所述单向阀设置在所述第一管的一端；

第三管，所述第三管的一端具有第一气体进口，另一端套在所述第二管上，所述单向阀处于所述第三管内；第二气体进口和第一气体出口设置在所述第三管上，所述第一气体进口、第二气体进口和第二管依次设置。

本发明还提供了基于色谱技术的气体分离方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

基于色谱技术的气体分离方法，所述气体分离方法为：

第二载气从第二气体进口进入第三管内，部分第二载气穿过第一管和第二管之间的第二填料，另一部分第二载气进入第三管内，并从第三管上的第一气体出口排出；

第一载气和样气呈间歇性地正向进入第一管内的第一填料，样气中分离出的气体成分在第三管内第二载气携带下穿过单向阀进入第三管的空腔；

待本次进样的样气中分离出的气体成分全部进入所述空腔内时，第三载气从第一气体进口进入所述第三管的空腔内，携带所述气体成分反向地进入所述第二填料中，再次分离。