當使用固體吸附材料進行富集濃縮采集大氣和液體（水）樣品，以及在使用固相萃取，吹掃-捕集和膜分離等技術制備色譜分析樣品時，都涉及到待測組分被吸附在固體吸附劑上的問題，如何將這些待測組分從固體吸附劑上解吸下來，送進色譜分析系統進行分析，將直接影響色譜分析的操作和結果。 

一、熱解吸原理

從固體吸附劑上將待測組分解吸下來的方式有熱解吸和液體解吸兩種。目前，大都采用熱解吸方式。為了使吸附的樣品全部進入色譜。通常采用二次冷聚焦技術，使用不分流和注入口程序升溫技術可以有力地改善 GC 測定的靈敏度和分辨率。但是，活性炭吸附都采用溶劑解吸技術，活性炭吸附能力極強，需要較高的熱解吸溫度，這樣就會產生樣品的降解使分析測定誤差增大。液體解吸大都采用低沸點溶利萃取，例如：二硫化碳、二氯甲烷、戊烷、苯等。 

溶劑解吸與熱解吸相比，溶劑萃取允許更長的吸附床，更高的流速和更大的采樣體積，可以選擇合適的測定技術分析所得的濃縮樣品，取得比較準確的測定結果。然而，痕量分析要求溶劑萃取的樣品體積越小越好，所以，常常需要蒸發出部分的溶劑以進一步地濃縮樣品。由此，蒸發濃縮過程可能會引起一些問題，諸如：濃縮樣品時會被玻璃器皿或者其他溶劑沾污，可能會蒸發掉樣品中某些揮發性組分，此外，樣品中溶劑會在 GC 分析中掩蓋或干擾其他組分。液體解吸的理論和方法詳見本書的有關液-固萃取和固相萃取中洗脫的章節。 

從吸附理論可知，溫度越低，吸附劑與被吸附物之間的吸附力越強；隨著溫度的升高，吸附劑與被吸附物之間的吸附力越弱。因此，加熱可以使吸附在吸附劑上的欲測組分解吸下來，加熱的溫度，即熱解吸溫度，與欲測組分的沸點、熱穩定性和吸附劑的熱穩定性有關。熱解吸溫度低可能會使樣品中組分解吸不完全，回收率低，管中殘存量大；熱解吸溫度太高可能會使某些組分對熱的不穩定性而引起回收率低。此外，某些吸附劑對某些物質具有催化活性，致使它們的回收率降低。有報道，在熱解吸過程 Carbotrap(石墨化炭黑)和 Tenax GR 對 a-蒎烯和醛類化合物具有催化化反應作用。

熱解吸的過程受升溫速率和終溫度的影響，所以，熱解吸時要求嚴格控制升溫速率和終溫度。升溫速率越快，終溫度越高，解吸速度就越快.進人色譜柱的初始樣品譜帶就越窄。 

終溫度取決于欲測組分和吸附劑的熱穩定性、一般在 300℃以下.因為大多數高分子吸附劑在 300℃時就開始分解了。 

熱解吸過程中載氣的流速也對熱解吸有影響，一般是載氣的流速越快，越有利于熱解吸。 

二、熱解吸裝置 

熱解吸一般加熱到 200～250℃ 進行熱解吸。如果溫度控制的不好，或溫度雖然上升而吸附管的溫度上升不充分，色譜峰可能會分成兩個或者發生拖尾。當熱解吸裝置的升溫速度較慢時，被吸附劑吸附的物質陸續解吸，加寬了進入色譜柱的初始樣品譜帶，使終的色譜峰加寬，降低廠色譜的分辨率。所以，熱解吸裝置對吸附管的加熱要均勻，升溫要迅速。吸附管放在被加熱控制器控制的加熱爐內，加熱控制器控制加熱爐的升溫溫度和升溫速率。被熱解析的組分隨載氣進人口了分離柱被分析。 

三、使用熱解吸枝術時應注意的問題

為了提高吸附采樣管的吸附-熱解吸的回收率，充填的吸附劑應當使用捕集效率高而且易于加熱回收的物質，采樣時空氣的干濕對某些有機化合物吸附-熱解吸的回收率有影響。良好的吸附捕集管在常溫以下的溫度中，它的吸附容量要盡可能大，而在 100℃加熱時，能夠簡單地逐出各種化合物，也就是說在高溫下它的破過容量小。但是，即使使用良好的吸附捕集管進行常溫吸附，氣相色譜測定時，也常常發現色譜峰變形的現象。

在高溫下難以熱解吸的物質可以使色譜峰變寬。此外，即使是容易熱解吸的物質，如果采樣量過大而接近穿透體積時，整個吸附捕集管內部都有待測物質組分的分布，熱解吸出來的組分進入色譜柱時會產生時間差，色譜峰可能會分成兩個或色譜峰變寬。還有，吸附材料充填量如果過多，待測組分通過吸附捕集管期間，分布范圍變廣，結果使色譜峰變寬。 

為了防止上述這些情況發生，吸附管內吸附材料的充填應當控制在小量，熱解吸時應當盡可能快速地升溫到高溫，并且在瞬間解吸出所有的組分。或者將一次熱解吸出來的所有組分，在低溫下進行二次濃縮(二次冷聚焦)，然后再加熱導入色譜分離柱。 

由于吸附管反復加熱和冷卻，吸附材料可能會破碎而出現粒度變化，使得吹掃氣體通過吸附管的速度發生改變，使得色譜峰變形。另外，由于表面積變大，吸附能力也發生變化，有時會使色譜峰峰寬加寬。這時，可用分樣篩將小的吸附劑顆粒篩除或者更換新的吸附材料。 

四、熱解吸技術的應用 

通常，以下四種類型樣品基質中有可熱解吸的揮發性組分時，可使用熱解吸技術： 

①食品中的揮發性香味和風味化合物組成； 

②因體基質中可熱降解的化合物組成，諸如聚合材料中的增塑劑，添加劑、單體等； 

③樣品基質中的不想要的組分，諸如商品中殘存的溶劑等； 

④有目的地收集樣品基質中揮發性組分，諸如在吸附管上采集空氣中的揮發性有機污染物（VOCs）。 

類樣品是食品。分析化學家已經使用熱解吸技術用于食品分析有許多年了，不但可測定天然食品中的香味物質。而且可測定食品中的殘存物和污染物。諸如：在 50℃條件下，可收集紅蘋果的香味組分。將蘋果放進一個密閉的可控制撇度的容器中（具有 95mm 直徑和可進行溫度控制）。然后使用真空泵將容器中空氣抽出并通過一個 Tenax 捕集阱，其出流量為 25mL/min，收集 10min，再將捕集阱中熱解吸（275℃保持 2min）出來的樣品輸送到色譜中的分離柱[0.53mm(i.d.)]并進行測定（FID）。使用此種采樣方法可以比較食品風味的變化情況，監測與一種食品柑關的揮發性有機物的狀況，鑒定食品在整個時間過程中它們可能發生的變化。

第二類是樣品中的添加劑，諸如聚合物產品中的增塑劑、添加劑等.這些樣品經熱解吸的降解產物有助于縱火(arson)案件中殘存瓦礫(debris)分析側定，有助于土壤中污染物的定性測定，有助于聚合物材料的性能分析等等。例如：被污染的 20mg 土壤樣品直接放在石英管中并快速加熱到 400℃（使用鉑絲）后，通過 GC-MS 在線測定，經載氣吹掃通過一個 0.25mm(i.d.)的毛細管并直接進入 MS 可以快速地測定出芘和熒蒽等多環芳烴，無需經過其他任何樣品制備程序。還有，使用上述的裝置可查看聚合物樣品中的增塑劑。將 1mg 聚氧乙烯塑料加熱到 300℃時，可測定出一個非常強的色譜峰——鄰苯二甲酸-2-乙基己酯。 

第三類樣品是物質中殘存的揮發性組分測定，如制藥中的殘存溶劑、聚合物中殘存單體和其他的低聚物(oligmers)。例如：10mg 硅膠樣品被加熱到 275℃并保持 3min 后，經氦氣吹掃(30mL/min)出來的組分被收集在 Tenax 捕集阱中。然后，在 300℃條件下熱解吸井反向吹掃捕集阱將解吸產物輸送到大口徑毛細管柱進行 GC-FID 測定。色譜測定結果表明，至少有15 個甲基硅氧烷的低聚物被測定出來。 

后一類樣品是使用吸附劑管采集環境大氣樣品中的揮發性有機污染物。環境樣品經采樣管預濃縮后，通過熱解吸并將解吸產物吹掃出來，直接輸送到 GC 或者在柱上再冷聚焦后進行GC 分析。結果表明，在采樣器中取出 100mL 氣樣品通過 Tenax 捕集阱，然后熱解吸進入 GC-PID。測定的揮發性組分包括 2-和 3-氯乙烯、甲苯、乙苯、二甲苯等。 

熱解吸與氣相色譜或者質譜聯用，具有廣泛應用范圍，可解決復雜類型樣品的分析側定。包括環境材料、燃料資源、食品、制藥、聚合物和其他各種商品。熱解吸進樣的主要特點是可用于復雜材料的分析，無需使用溶劑并可實現自動化。 

被測物質從吸附材料上被全部地解吸出來是基礎，即通過加熱使樣品中有機物揮發出來而不發生降解且不產生不想要的合成產物。由此，控制樣品溫度、加熱速率和采樣時間是很重要的。因為有機物與特定的吸附材料具有很寬范圍的揮發性和親和性，控制采樣參數有助于富集樣品并傳輸到色譜儀器。優化這些分析過程常常涉及到采樣體積、溫度、載氣流速、吸附劑選擇、吸附效率、色譜測定條件、與儀器的接口等等。

無需溶劑的熱解吸樣品制備技術具有幾個優點： 

①熱解吸可進行 100%的樣品組分的色譜分析，而不是一部分，由此使靈敏度大大增加。早期的熱解吸技術主要應用在環境樣品分折中，可完成樣品中 10-12 水平的物質濃縮和測定。 

②在色譜分析中沒有溶劑峰，可進行寬范圍揮發性物質分析，色譜保留值短的樣品組分不會受到溶劑峰的干擾。 

③熱解吸不使用溶劑，減少和消除了由于溶劑汽化和廢棄物對環境污染產生的影響。

——以上內容節選自：《色譜分析樣品處理》 作者:王立 汪正范等