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摘 要：本项工作中提出了一个简单的创新：在两台气相色谱仪之间可以使用接口（或传输管线，即TL）传输一定量的物质。该方法设定一个色谱仪用作常规GC（即气相色谱仪），第二个色谱仪仅用于安装检测器。传输管线有两种使用方式：第一种是“入口-传输管线-检测器”系统，第二种是用于双检测分析的系统，即质谱仪和原子吸收检测。两个系统取得的结果表明，该界面能够有效连接两个独立的色谱仪。传输管线是制造商的独特创新（具有独立的电子设备），易于设置和维护。
关键词：GC-GC界面；Trans ferline传输线；GC-MS-AED气质-液质连用；Coupled techniques连接技术
中图分类号：TH833 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0239-02
1 简 介
在现代气相色谱实验室中，通常将几种实验设备用于不同的目的。根据需要，每个实验设备都配置不同，甚至有时候是单独定制的设备。但是，当指定用于某项目的气相色谱仪用于另一个项目时，可能会出现一些问题。比如说，一起需要通过添加注射器或检测器来升级，受到经济条件限制，并不总是可行的。各种气相色谱技术的快速发展带来了色谱设备仪器和结构设计的许多变化。在许多情况下，色谱设备制造商会停止使用旧的知名产品并引入新产品，有时这会与旧设备不兼容。升级旧色谱仪系统的唯一方法通常是购买新的色谱系统。此外，它还带有软件升级，人员培训，实验室转移等。实际上，这种更换的总成本远高于设备的标称成本。
另一方面，有时唯一的问题是所需的设备（注射器和检测器）安装在不同的气相色谱仪上（均可在实验室中使用）由于不相容而不能连接到该设备。当制造商没有预见到而将两个检测器连接到一个气相色谱仪（例如GC-MS-AED），会出现类似的情况。（GC-MS-AED：即气相色谱仪质谱仪-原子吸收仪）。
因此在本项工作中提出了一个简单的解决方案。它涉及到使用一个特殊的接口，允许两个单独的气相色谱仪之间定量的质量传递。以这种方式创建的GC系统通过加热接口耦合。这允许每个安装在仪器上的各种设备（如样品入口和检测器）均可使用而无需任何进一步的升级。
传输管线安装在市售的GC-MS或气相色谱原子吸收仪（AED）系统中。它们还用于与GC结合的顶空分析系统，LC-GC耦合技术，固相萃取-GC以及GC-电感耦合等离子体MS。
接口的构造取决于使用目的。最简单的传输管线用于传输液体介质，例如用于LC-GC界面。在这种情况下，它通常是不锈钢毛细管，有时用隔热材料包裹。当要保持恒定温度时，会使用更复杂的接口。它必须包括一个温度控制器。GC-MS或GC-AED系统通常配备有加热的伴热管（内部是GC毛细管），外面包裹有隔热材料。这种结构被宽大的管道包围，以保持整洁和稳固。
本项工作的目的是在使用不同的色谱仪之前，设计两个独立色谱仪系统之间的接口。该方法假设一个色谱仪用作常规GC装置，第二个色谱仪仅用作安装有适当检测器和温度控制器的设备。
2 实验过程
2.1 化学品与试剂
二氯甲烷（DCM，GR级，用于仪器分析），乙腈（用于液相色谱的梯度级）和氧化铝（用于柱色谱的90活性中性），来自Merck（Warsaw，Poland）。硫酸钠（无水，分析试剂级）和铜，购自POCH（Gliwice，Poland）。农药标准品（TCL农药混合物，甲苯/乙烷含量2000ug/ml），来自Supelco（Poznan，Poland）。
2.2 GC-GC传输管线的设计
传输管线（TL）的横截面视图如图1所示。为了使GC-GCTL具有柔性，使用铜管（150cm×1.5mm内径，12mm O.D）。实际上，有三个铜管：并排捆扎在一起，一边至少达到制造商要求的加热管线的最小弯曲半径（6mm）。实验室伴热带HSS系列（5m，600W，最高450；Roth，Karlsruhe，Germany）盘绕在管道上。将伴热带连接到HT30温度控制单元（配备有插入铜管壁的温度探针Pt100；全部来自Roth）。传输管线采用玻璃纤维胶带和玻璃棉（25mm厚）隔热，耐热达700℃。传输管线的总长度为150cm。它的两段弯曲成40°（图2）。将TL的两端弯曲，然后通过色谱仪上壁中约1.5cm的孔插入GC炉中。灵活性是传输管线的重要特征。弯曲高达40～50°时，将毛细管柱插入TL是没有问题的。
2.3 GC-GC传输管线的热特性
从用户的角度来看，最重要的是在接通电源后，传输管线如何使用以及如何调节加热功率以获得精确的温度控制。为了验证构建的接口中的加热条件，进行了两个实验。使用最大输出功率（即600W）从23℃达到设定温度所需的时间（实验室空调开启状态下）。为了表征传输管线中保持的温度精度，设定了各种输出功率，并测量了几种不同温度下的温度随时间的变化，即170℃，200℃，220℃，250℃。
2.4 仪器设置
测试传输管线的两种可能的用途。第一个：“入口-TL-检测器”系统，其中特定样品入口（冷柱）在GC上与MS检测器连接时不可用，并且必须从另一个GC“取出”。TL的另一种实施方式是双检测器分析，其中检测器安装在单独的气相色谱仪（即MS和AED系统）上。虽然已经提出了GC-MS-AED解决方案，但它是用旧的现在不再使用的AED模型（HP5921）构建的。最近，AED制造商提出新的MS-AED连接方法，但它仅针对特定的MS和AED模型而设计，并且非常昂贵。
2.4.1 用于冷柱头的传输管线到质谱分析仪的设置
配备冷柱头（COC）进样器的Hwelett-Packard 6890气相色谱仪通过传输管线连接Hwelett-Packard 5890 SeriesII气相色谱仪，配备5972质量选择检测器。将分离柱的流出物通过融熔石英管（在传输管线中）转移至5890GC，然后转移至MS。喷射器（COC）的初始压力位34.5kPa（5psi），然后以恒定流量模式运行。注射量2L。使用来自Restek（Bellefome，PA，USA）的Rtx-5MS毛细管柱30m×0.25mm，0.25？滋m。为了连接两个色谱仪，使用熔融石英毛细管（5m×0.18mm）。HP6890的初始烘箱温度设定为35℃。然后将炉子以30℃/min加热至130℃，并以10℃/min的速率加热至250℃（保持2min）。TL和HP5890的温度设定为250℃（等温）。MS检测器已选定的离子检测模式运行。對于分析的每种物质，在分析期间检测两种特征离子（定量和定性）。 2.4.2 用于双检测器分析仪的分析设置
配备AED和可编程温度蒸发（PTV）进样器的Hwelett-Packard 6890气相色谱仪通过传输管线与配备有5972质量选择检测器的Hwelett-Packard 5890 SeriesII气相色谱仪连接（图2）。来自分离柱的流出物通过Y型连接器（玻璃质二氧化硅出口分离器）分开，并通过熔融石英管（在传输管线中）转移至5890GC和MS，并且还通过一段短的熔融石英管道AED系统。
PTV入口（Hwelett-Packard）用于溶剂排放程序，初始温度为60℃（保持5min），最后为250℃直到分析结束。为了除去溶剂（二氧甲烷），将注射器排气时间设定为0.2min（排气流量：100ml/min）并将吹扫时间设定为1.5min（吹扫流量：50ml/mim）。载气（氦气）的初始压力设定为103.4kPa（15psi），MS的载气流速（60℃）为0.57ml/min，AED为0.65ml/mim。在分析期间，PTV以恒定流量模式操作。手动注射10？滋l溶液。AED系统加热区的温度对于传输管线为280℃，对于腔为280℃。注射后6.5min开启溶剂排放口。仪器默认方法用于元素检测氯（479nm），氢（486nm）和碳（496nm）。使用的反应气体是275.8kPa（40psi）的氧气。施加4min的溶剂延迟。MS系统在选定的离子监测（SIM）或扫描模式下操作。
2.5 数据采集与软件使用
通过运行的Hwelett-PackardGC化学工作站版本的Hwelett-PackardGCChemStationRev.A.05.02[273]andG1034Cver.C02.00，在两台PII计算机上执行数据采集。构建了两台设备之间的远程启动电缆，用于同时启动色谱仪程序和数据采集系统。可以使用HPAED文件转换使用程序软件将AED信号转换为MS数据。可以使用Chemstation或互联网上从MS光谱生成ASCII文件。
2.6 样品处理
为了评估冷柱式TL-MS系统，分析了浓度为1g/ml的有机氯农药，多氯联苯和多环芳烃混合物的标准溶液。进行几次重复的手动注射以获得结果的标准偏差。
为了评估GC-AED-TL-MS系统，分析了两种类型的样品：标准溶液和实际样品。制备浓度在50g/ml和0.3g/ml之间的有机氯农药的标准溶液。使用前面描述的程序分析来自耕地的土壤样品。将土壤样品（15g）用DCM（40ml）在超声浴中萃取30min（2×15min）。在提取之前添加标准品（对于标准添加的样品）。将萃取物在旋转蒸发器中浓缩，然后置于氮气流下直至干燥。将干燥的残余物溶解在1.25ml乙腈中，并使用10端口SPE vacuum Manifold（Agilent，Palo Alto，CA，USA）在含有硫酸钠（0.5g）和铜的氧化铝（1g）SPE床上进行净化。用乙腈洗脱5ml的一部分。在溶剂交换为二氯甲烷后，通过GC-MS-AED系统分析样品。
3 结果与讨论
3.1 GC-GC传输管线热特性
将TL从23℃加热到各种温度所需的时间相对较短，分别为3～5min，温度分别为170℃和250℃。在此之后，供应设备的电功率需要降低。根据所提供的加热线的功率，可以观察到传输管线中的温度变化。为了在TL达到设定温度时调节最佳有效功率，确定温度变化与功率的关系（图3）。无论温度如何，加热脉冲都需要调节到标称加热线功率的20～30%（即600W），以获得低于0.1℃的温度正弦变化。这可以通过构造的界面的良好隔热来解释。开启后约1min达到TL的热稳定性。
3.2 使用冷柱式TL-MS系统进行标准分析
RSD的计算机与分析物的峰面积。对于所有分析的化合物（多氯联苯，多环芳烃和有机氯农药），RSD小于5%，是典型的COC进样口手动进样，但那是没有考虑到Tl的负面影响。
3.3 双检测仪器设置-系统性能测试
对标准溶液进行了几次分析以估算系统的基本特征。两种检测器的RSD和检测限均低，足以在农药的微量分析中使用该系统。用原子吸收仪测定的农药检测限（LOD）平均比SIM模式下MS检测器获得的检测限高10倍。通过使用不同的分离器或毛细管的不同几何形状（从分离器到检测器）可以改变该比例。
注入GC系统的提取物通常包含浓度高于LOD的分析物。分析物的C-曲线的LOD约为C1含量的结果的3倍，但C-曲线仅用于作为确定這两个探测器之间时间偏移的工具。
4 结 论
获得的COC-TL-MS系统或PTV-AED-TL-MS系统的结果表明，该接口能够将两个独立的色谱仪有效连接到一个系统中。使用GC传输管线连接配备有MS和AED系统的两台色谱仪，可同时进行工作。
通过两个不同仪器上的两个检测器分析单个样品。GC-MS-AED提供分析物和干扰的结构信息，防止误解所获得的数据。获得的检测限足够低，可以测量环境和食品样品中的有机氯农药。双检测器系统可以使分析复杂矩阵中的实际样本的有用工具。
传输管线是一种通用设备，可以用于许多不同的目的——连接两个色谱仪使用安装在两个设备（入口，检测器和其他）上的各种设备。传输管线是制造商的独特创新（自带电子设备），易于设置和维护。GC-GC界面使人们能够创建通用且功能强大的系统，可用于许多GC实验室。
译自《Designandapplicationofagaschromatograph-gaschromatographtransferline》
翻译：孙宁
收稿日期：2018-10-16
关键词：GC-GC界面；Trans ferline传输线；GC-MS-AED气质-液质连用；Coupled techniques连接技术
中图分类号：TH833 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0239-02
1 简 介
在现代气相色谱实验室中，通常将几种实验设备用于不同的目的。根据需要，每个实验设备都配置不同，甚至有时候是单独定制的设备。但是，当指定用于某项目的气相色谱仪用于另一个项目时，可能会出现一些问题。比如说，一起需要通过添加注射器或检测器来升级，受到经济条件限制，并不总是可行的。各种气相色谱技术的快速发展带来了色谱设备仪器和结构设计的许多变化。在许多情况下，色谱设备制造商会停止使用旧的知名产品并引入新产品，有时这会与旧设备不兼容。升级旧色谱仪系统的唯一方法通常是购买新的色谱系统。此外，它还带有软件升级，人员培训，实验室转移等。实际上，这种更换的总成本远高于设备的标称成本。
另一方面，有时唯一的问题是所需的设备（注射器和检测器）安装在不同的气相色谱仪上（均可在实验室中使用）由于不相容而不能连接到该设备。当制造商没有预见到而将两个检测器连接到一个气相色谱仪（例如GC-MS-AED），会出现类似的情况。（GC-MS-AED：即气相色谱仪质谱仪-原子吸收仪）。
因此在本项工作中提出了一个简单的解决方案。它涉及到使用一个特殊的接口，允许两个单独的气相色谱仪之间定量的质量传递。以这种方式创建的GC系统通过加热接口耦合。这允许每个安装在仪器上的各种设备（如样品入口和检测器）均可使用而无需任何进一步的升级。
传输管线安装在市售的GC-MS或气相色谱原子吸收仪（AED）系统中。它们还用于与GC结合的顶空分析系统，LC-GC耦合技术，固相萃取-GC以及GC-电感耦合等离子体MS。
接口的构造取决于使用目的。最简单的传输管线用于传输液体介质，例如用于LC-GC界面。在这种情况下，它通常是不锈钢毛细管，有时用隔热材料包裹。当要保持恒定温度时，会使用更复杂的接口。它必须包括一个温度控制器。GC-MS或GC-AED系统通常配备有加热的伴热管（内部是GC毛细管），外面包裹有隔热材料。这种结构被宽大的管道包围，以保持整洁和稳固。
本项工作的目的是在使用不同的色谱仪之前，设计两个独立色谱仪系统之间的接口。该方法假设一个色谱仪用作常规GC装置，第二个色谱仪仅用作安装有适当检测器和温度控制器的设备。
2 实验过程
2.1 化学品与试剂
二氯甲烷（DCM，GR级，用于仪器分析），乙腈（用于液相色谱的梯度级）和氧化铝（用于柱色谱的90活性中性），来自Merck（Warsaw，Poland）。硫酸钠（无水，分析试剂级）和铜，购自POCH（Gliwice，Poland）。农药标准品（TCL农药混合物，甲苯/乙烷含量2000ug/ml），来自Supelco（Poznan，Poland）。
2.2 GC-GC传输管线的设计
传输管线（TL）的横截面视图如图1所示。为了使GC-GCTL具有柔性，使用铜管（150cm×1.5mm内径，12mm O.D）。实际上，有三个铜管：并排捆扎在一起，一边至少达到制造商要求的加热管线的最小弯曲半径（6mm）。实验室伴热带HSS系列（5m，600W，最高450；Roth，Karlsruhe，Germany）盘绕在管道上。将伴热带连接到HT30温度控制单元（配备有插入铜管壁的温度探针Pt100；全部来自Roth）。传输管线采用玻璃纤维胶带和玻璃棉（25mm厚）隔热，耐热达700℃。传输管线的总长度为150cm。它的两段弯曲成40°（图2）。将TL的两端弯曲，然后通过色谱仪上壁中约1.5cm的孔插入GC炉中。灵活性是传输管线的重要特征。弯曲高达40～50°时，将毛细管柱插入TL是没有问题的。
2.3 GC-GC传输管线的热特性
从用户的角度来看，最重要的是在接通电源后，传输管线如何使用以及如何调节加热功率以获得精确的温度控制。为了验证构建的接口中的加热条件，进行了两个实验。使用最大输出功率（即600W）从23℃达到设定温度所需的时间（实验室空调开启状态下）。为了表征传输管线中保持的温度精度，设定了各种输出功率，并测量了几种不同温度下的温度随时间的变化，即170℃，200℃，220℃，250℃。
2.4 仪器设置
测试传输管线的两种可能的用途。第一个：“入口-TL-检测器”系统，其中特定样品入口（冷柱）在GC上与MS检测器连接时不可用，并且必须从另一个GC“取出”。TL的另一种实施方式是双检测器分析，其中检测器安装在单独的气相色谱仪（即MS和AED系统）上。虽然已经提出了GC-MS-AED解决方案，但它是用旧的现在不再使用的AED模型（HP5921）构建的。最近，AED制造商提出新的MS-AED连接方法，但它仅针对特定的MS和AED模型而设计，并且非常昂贵。
2.4.1 用于冷柱头的传输管线到质谱分析仪的设置
配备冷柱头（COC）进样器的Hwelett-Packard 6890气相色谱仪通过传输管线连接Hwelett-Packard 5890 SeriesII气相色谱仪，配备5972质量选择检测器。将分离柱的流出物通过融熔石英管（在传输管线中）转移至5890GC，然后转移至MS。喷射器（COC）的初始压力位34.5kPa（5psi），然后以恒定流量模式运行。注射量2L。使用来自Restek（Bellefome，PA，USA）的Rtx-5MS毛细管柱30m×0.25mm，0.25？滋m。为了连接两个色谱仪，使用熔融石英毛细管（5m×0.18mm）。HP6890的初始烘箱温度设定为35℃。然后将炉子以30℃/min加热至130℃，并以10℃/min的速率加热至250℃（保持2min）。TL和HP5890的温度设定为250℃（等温）。MS检测器已选定的离子检测模式运行。對于分析的每种物质，在分析期间检测两种特征离子（定量和定性）。 2.4.2 用于双检测器分析仪的分析设置
配备AED和可编程温度蒸发（PTV）进样器的Hwelett-Packard 6890气相色谱仪通过传输管线与配备有5972质量选择检测器的Hwelett-Packard 5890 SeriesII气相色谱仪连接（图2）。来自分离柱的流出物通过Y型连接器（玻璃质二氧化硅出口分离器）分开，并通过熔融石英管（在传输管线中）转移至5890GC和MS，并且还通过一段短的熔融石英管道AED系统。
PTV入口（Hwelett-Packard）用于溶剂排放程序，初始温度为60℃（保持5min），最后为250℃直到分析结束。为了除去溶剂（二氧甲烷），将注射器排气时间设定为0.2min（排气流量：100ml/min）并将吹扫时间设定为1.5min（吹扫流量：50ml/mim）。载气（氦气）的初始压力设定为103.4kPa（15psi），MS的载气流速（60℃）为0.57ml/min，AED为0.65ml/mim。在分析期间，PTV以恒定流量模式操作。手动注射10？滋l溶液。AED系统加热区的温度对于传输管线为280℃，对于腔为280℃。注射后6.5min开启溶剂排放口。仪器默认方法用于元素检测氯（479nm），氢（486nm）和碳（496nm）。使用的反应气体是275.8kPa（40psi）的氧气。施加4min的溶剂延迟。MS系统在选定的离子监测（SIM）或扫描模式下操作。
2.5 数据采集与软件使用
通过运行的Hwelett-PackardGC化学工作站版本的Hwelett-PackardGCChemStationRev.A.05.02[273]andG1034Cver.C02.00，在两台PII计算机上执行数据采集。构建了两台设备之间的远程启动电缆，用于同时启动色谱仪程序和数据采集系统。可以使用HPAED文件转换使用程序软件将AED信号转换为MS数据。可以使用Chemstation或互联网上从MS光谱生成ASCII文件。
2.6 样品处理
为了评估冷柱式TL-MS系统，分析了浓度为1g/ml的有机氯农药，多氯联苯和多环芳烃混合物的标准溶液。进行几次重复的手动注射以获得结果的标准偏差。
为了评估GC-AED-TL-MS系统，分析了两种类型的样品：标准溶液和实际样品。制备浓度在50g/ml和0.3g/ml之间的有机氯农药的标准溶液。使用前面描述的程序分析来自耕地的土壤样品。将土壤样品（15g）用DCM（40ml）在超声浴中萃取30min（2×15min）。在提取之前添加标准品（对于标准添加的样品）。将萃取物在旋转蒸发器中浓缩，然后置于氮气流下直至干燥。将干燥的残余物溶解在1.25ml乙腈中，并使用10端口SPE vacuum Manifold（Agilent，Palo Alto，CA，USA）在含有硫酸钠（0.5g）和铜的氧化铝（1g）SPE床上进行净化。用乙腈洗脱5ml的一部分。在溶剂交换为二氯甲烷后，通过GC-MS-AED系统分析样品。
3 结果与讨论
3.1 GC-GC传输管线热特性
将TL从23℃加热到各种温度所需的时间相对较短，分别为3～5min，温度分别为170℃和250℃。在此之后，供应设备的电功率需要降低。根据所提供的加热线的功率，可以观察到传输管线中的温度变化。为了在TL达到设定温度时调节最佳有效功率，确定温度变化与功率的关系（图3）。无论温度如何，加热脉冲都需要调节到标称加热线功率的20～30%（即600W），以获得低于0.1℃的温度正弦变化。这可以通过构造的界面的良好隔热来解释。开启后约1min达到TL的热稳定性。
3.2 使用冷柱式TL-MS系统进行标准分析
RSD的计算机与分析物的峰面积。对于所有分析的化合物（多氯联苯，多环芳烃和有机氯农药），RSD小于5%，是典型的COC进样口手动进样，但那是没有考虑到Tl的负面影响。
3.3 双检测仪器设置-系统性能测试
对标准溶液进行了几次分析以估算系统的基本特征。两种检测器的RSD和检测限均低，足以在农药的微量分析中使用该系统。用原子吸收仪测定的农药检测限（LOD）平均比SIM模式下MS检测器获得的检测限高10倍。通过使用不同的分离器或毛细管的不同几何形状（从分离器到检测器）可以改变该比例。
注入GC系统的提取物通常包含浓度高于LOD的分析物。分析物的C-曲线的LOD约为C1含量的结果的3倍，但C-曲线仅用于作为确定這两个探测器之间时间偏移的工具。
4 结 论
获得的COC-TL-MS系统或PTV-AED-TL-MS系统的结果表明，该接口能够将两个独立的色谱仪有效连接到一个系统中。使用GC传输管线连接配备有MS和AED系统的两台色谱仪，可同时进行工作。
通过两个不同仪器上的两个检测器分析单个样品。GC-MS-AED提供分析物和干扰的结构信息，防止误解所获得的数据。获得的检测限足够低，可以测量环境和食品样品中的有机氯农药。双检测器系统可以使分析复杂矩阵中的实际样本的有用工具。
传输管线是一种通用设备，可以用于许多不同的目的——连接两个色谱仪使用安装在两个设备（入口，检测器和其他）上的各种设备。传输管线是制造商的独特创新（自带电子设备），易于设置和维护。GC-GC界面使人们能够创建通用且功能强大的系统，可用于许多GC实验室。
译自《Designandapplicationofagaschromatograph-gaschromatographtransferline》
翻译：孙宁
收稿日期：2018-10-16