分析儀器

本研究所建立之分析機制，是將藉由衝擊瓶(Impinger)所採集的 樣品，分別使用氣相層析儀搭配火燄離子偵測器(GC-FID)分析，以及 離子層析儀(IC)等儀器進行目標化合物的分析，相關設備如圖 3-2 與 圖 3-3 所示。

Agilent6890 column

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圖 3-2、氣相層析儀/火燄離子偵測器(GC/FID)設備示意圖

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圖 3-3、離子層析儀(IC)設備示意圖

3.4.1

氣相層析儀搭配火燄離子偵測器(Gas Chromatography- Flame Ionization Detector ,GC-FID)，主要由 2 個不同功能的儀器組成，其中

包括具有將混合物分離的氣相層析儀(GC)，以及最廣泛使用的偵檢器 火燄離子偵測器(FID)。

3.4.1.1 氣相層析儀

本研究針對有機化合物所使用的分析儀器，為安捷倫(Agilent)所 生 產 氣 相 層 析 儀 搭 配 火 燄 離 子 偵 測 器(6890 Gas Chromatograph- Flame Ionization Detector) [60]。就一部氣相層析儀而言，基本上可分 為四大部份，一為注射器(injector)部份，一為分離管柱(column)與烘 箱(Oven)部份，一為偵測器(detector)部份，一為記錄器(recorder)部 份。簡而言之，注射器是用來將測試樣品注入，分離管柱的功能為將 樣品內的化學物質進行分離，加熱烘箱主要則依據欲分離的樣品，依 不同化合物需求具有層溫控制的功能，偵測器則是提供測試樣品通過 的訊號，而記錄器則將偵測結果以書面方式呈現出來。

氣 相 層 析 的 原 理 ， 是 利 用 各 種 成 分 在 一 種 固 定 的 液 相( 靜 相,Stationary Phase)及一種流動的氣相(移動相,Mobile Phase)中，依各 化合物分配率的不同，而達到分離的效果。靜止的液相通常是塗佈在 固體的支持物上，將待測樣品注入氣體流中，各成分以不同流速通過 塗有液體的支持物，由於各成分蒸汽壓不同，與液體產生的作用力也 不同，所以離開管柱的時間也不一樣，因此得以分離。

3.4.1.2 火燄離子偵測器

火燄離子偵測器(FID)，因其設備結構簡單、靈敏度高、反應快、

線性範圍廣、選擇性好且低干擾，所以被廣泛的使用在有機物的定量 分析上。其偵測的原理主要是利用 H2及O2燃燒生成火焰，測試樣品 在火焰中生成離子、電子，於電場下形成離子流，收集於電極成為電 流而加以偵測，電流大小與離子數目成正比。FID 的特性是對大部分 有機化合物都有反應， FID 之核心為燃燒小室，當攜帶氣體與氫氣 混合並以四周注入之空氣助燃即產生火燄，火燄上方配有直流電場，

當清潔的攜帶氣體、氫氣與空氣燃燒時，火燄中電離甚微，如果攜帶 氣體中帶有有機物時，在火燄中會有部分電離，使離子流迅速增加，

其電離電流的高低與進入火燄的有機物呈定量關係。由於此偵測器主 要針對有機物，因此對於 carbonyl(C=O)、 alcohol (-OH)、 halogen (鹵 素)、 amine(NH2, 胺)、 H2O、 CO2、 SO2、NO、NO2、 SiF4、 SiCl4、 CS2以及NH3等物質則相對較不靈敏，而且對樣品具有破壞性。

3.4.2

本 研 究 使 用 之 IC 廠牌及型號為 DIONEX DX-100, 或者是 Dionex ICS-2000，其基本結構主要包括泵浦、分離管柱(separator column)、抑制管柱(suppressor)、偵測器及資料處理系統等部份。離 子層析儀原理是以離子交換樹脂當作靜相，分析物離子與流洗液的離

子在樹脂上進行離子交換平衡反應，利用不同離子對離子交換樹脂親 和力之不同而達到分離的目的。也就是使待測溶液通過充填樹脂之分 離管，離子與樹脂產生交換作用而吸附於樹脂交換基之上，此時加入 流洗液沖提，使其脫離交換基，再度變成自由離子，再不斷重複此一 吸附－沖提之循環作用[61]。

由於溶液中離子電荷數(電荷高者取代電荷低者)，離子半徑(離子 大者取代離子小者)及濃度(濃度高者取代濃度低者，高濃度氫離子可 取代其它陽離子)等因素[62]。對樹脂之親和力會產生差異，親和力越 大越容易吸附，且越難沖提，因此造成通過分離管所需之時間不同，

並且各自形成離子群，此時再測量其總導電值，便可做定性定量分析。

離子層析儀採用 Dow Chemical 公司專利的高效率離子交換樹 脂，配合可送定流量溶媒(eluent)之泵浦，高靈敏度之電導計，記錄器 等，分析程序是由泵浦泵送定流量溶媒，並將由注入口注入之被檢 體，推送入分離管(Separation column)，在管中各離子經過樹脂交換 而分離，然後依次再被推送入抑制管(Suppressor Column)，此時溶媒 之離子都被抑制管吸附，不會影響電導計之檢出，而祇有所欲分析的 離子被沖洗出來，進入電導計中，由其進入的順序及時間(Retention time)來定性，由電導度之大小來定量，這些都以尖峰(peaks)的型態，

出現在記錄器上[63]。

管柱的原理是利用親和力較強的樹脂，使該離子不易被帶出，滯 留時間長。反之親和力較弱，離子易保持原有離子狀態，離子滯留時 間短。因而分離管柱充填之樹脂多為低容量有機離子交換樹脂，可耐 強酸鹼，且低容量可延長抑制管柱壽命，且可使抑制效果更佳。

沖提液一般為強電解液，濃度高而多量，造成背景值相當高，訊 號雜訊比(S/N)變小，常會遮蓋欲分析離子之訊號，因此需沖提液流 經分離管柱後再經過一抑制管柱，將沖提液中之強電解質轉變微弱電 解質，並且能將原欲分析之離子由鹽類轉變為酸或鹼加強其電導度。

電導度抑制管柱一般為高容量交換樹脂，其作用可降低沖堤液之電導 度也可以提高離子之解離度。