基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法及装置

1.一种基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，包括：对柴油样品进行预处理，得到预处理后的柴油样品；利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪对预处理后的柴油样品进行测试，得到待分析柴油样品的测试谱图；针对待分析柴油样品的测试谱图进行积分处理和特征区域划分处理，得到待分析柴油样品所包含的各个组分对应的物质信息；其中，特征区域划分处理是根据各个组分对应的特征差异进行初步分割并在初步分割的基础上继续进行精细化分割处理，针对初步分割得到的初步分割区域，存在同一个初步分割区域中有多种物质碎片特征接近的情形，所述精细化分割处理包含：针对每个初步分割区域，按照精细化特征差异进行物质碎片的精细化划分，并动态调整初步分割区域的边界，得到多个目标分割区域；其中，分类辨析数据库中存储有容易混杂的混杂物质碎片的组合信息，所述组合信息用于限定混杂物质碎片对应的不同物质是哪些、不同物质各自对应的物质碎片特征及物质碎片特征差异；通过针对各个初步分割区域在所述分类辨析数据库中进行搜索和与所述组合信息进行筛选匹配，实现物质碎片的精细化划分，根据精细化划分的结果对初步分割区域的边界进行调整，得到调整后的多个目标分割区域。 2.根据权利要求1所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，针对待分析柴油样品的测试谱图进行积分处理和特征区域划分处理，得到待分析柴油样品所包含的各个组分对应的物质信息，包括：针对待分析柴油样品的测试谱图按照全部质谱碎片进行积分，并与已知物质谱图库进行匹配，得到各个初步匹配物质；按照各个初步匹配物质的差异进行特征区域初步分割，得到多个初步分割区域；其中，多个初步分割区域之间的特征差异超过设定值且被视为不同组分；针对每个初步分割区域，进行精细化分割处理，得到多个目标分割区域；根据多个目标分割区域内的物质碎片，确定待分析柴油样品所包含的各个组分对应的物质信息。 3.根据权利要求2所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，初步分割区域包括：烷烃区域、单环烷烃区域、二环烷烃区域、三环及三环以上烷烃区域、单环芳香烃区域、双环芳香烃区域、三环及三环以上芳香烃区域；其中，在以下初步分割区域：烷烃区域、单环烷烃区域、三环及三环以上芳香烃区域中存在同一个初步分割区域中有多种物质碎片特征接近的情形，通过精细化划分得到多个子区域，且烷烃区域精细化划分为：烷烃子区域和烯烃子区域，单环烷烃区域精细化划分为：五环烷烃子区域和六环烷烃子区域，三环及三环以上芳香烃区域精细化划分为：三环芳香烃子区域、四环芳香烃子区域和五环芳香烃子区域。 4.根据权利要求1或2或3所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，柴油样品为一组柴油样品集合，柴油样品集合包括：用于进行优化测试条件的多个对照柴油样品和用于组分分析的待分析柴油样品；其中，利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪对预处理后的柴油样品进行测试，得到待分析柴油样品的测试谱图，包括：利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪，针对多个对照柴油样品按照对应的多个测试条件进行测试，得到多个对照柴油样品的测试谱图；根据多个对照柴油样品对应的测试条件和测试谱图的效果差异，确定组分分离效果符合预设要求的目标测试条件；利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪，针对待分析柴油样品，按照目标测试条件进行测试，得到待分析柴油样品的测试谱图。 5.根据权利要求4所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，多个对照柴油样品的进样浓度具有差异，同一进样浓度的对照柴油样品划分为多份并采用不同的对比条件进行多次测试，其中，对比条件包括以下至少一项条件的差异：调制周期、温度调控参数、载气流速，温度调控参数包括：二维色谱柱的初始温度、升温速率、进样口温度、调制补偿温度和电离源的温度；根据多个对照柴油样品对应的测试条件和测试谱图的效果差异，确定组分分离效果符合预设要求的目标测试条件，包括：对比多个对照柴油样品在相同对比条件和不同进样浓度下的第一测试谱图，将第一测试谱图中质谱信息的信噪比高于第一设定阈值和分辨率高于第二设定阈值的测试谱图对应的进样浓度确定为目标进样浓度；对比多个对照柴油样品在目标进样浓度下采用不同对比条件得到的第二测试谱图，将第二测试谱图中组分分离效果符合预设要求且检测灵敏度高于第三设定阈值的测试谱图对应的条件确定为目标条件；根据目标进样浓度和目标条件，生成目标测试条件。 6.根据权利要求1或2或3或5所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，预处理包括对柴油样品进行稀释预处理，其中，稀释预处理时，按照体积比稀释，稀释倍数为20倍至100倍。 7.根据权利要求6所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，在对柴油样品进行稀释预处理时，用于稀释的溶剂采用二氯甲烷；在对柴油样品进行稀释之后，进行超声波分散处理，使柴油样品充分溶解和分散均匀；或/和，在对柴油样品进行稀释之后，进行过滤处理，去除水分和机械杂质，并对过滤处理之后的柴油样品进行超声波分散处理，使柴油样品充分溶解和分散均匀。 8.根据权利要求1或2或3或5或7所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，所述方法还包括：对各个组分对应的物质信息进行分类汇总处理，得到不同组分对应的碳数分布信息；其中，针对烷烃、环烷烃、芳香烃、正构烷烃和异构烷烃的碳数分布进行分类汇总处理，得到烷烃的碳数分布信息、环烷烃的碳数分布信息、芳香烃的碳数分布信息、正构烷烃的碳数分布信息和异构烷烃的碳数分布信息。 9.根据权利要求8所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法，其特征在于，全二维气相色谱-飞行时间质谱仪包括：第一维色谱柱、第二维色谱柱、调制器、飞行时间质谱仪和数据处理模块，其中，第一维色谱柱采用非极性或弱极性的色谱柱，第二维色谱柱采用中等极性色谱柱；对柴油样品进行测试的测试条件包括：第一维色谱柱的初始温度为30℃至60℃，保持1min至3min，以2℃/min至4℃/min的速率升至280℃至310℃，保持5min至10min，第二维色谱柱的初始温度比第一维色谱柱的初始温度高5℃至10℃，保持1min至3min，以2℃/min至4℃/min的速率升至290℃至315℃，保持5min至10min，载气为高纯氦气，流速为1mL/min至1.2mL/min，进样量为0.1μL至0.2μL，进样口温度为280℃至310℃；调制器的调制时间为3s至4s，冷调制时间0.9s至1.2s，热调制时间1.5s至1.8s，调制补偿温度为10℃至15℃；飞行时间质谱仪的扫描范围设置为5u至1000u，其中u表示原子质量单位，也可以表示为amu，电子轰击电离源设置电子能量为70eV至80eV，电离源的源温度设置为250℃至270℃；其中，基于数据处理模块执行以下步骤：针对待分析柴油样品的测试谱图进行积分处理和特征区域划分处理，得到待分析柴油样品所包含的各个组分对应的物质信息；对各个组分对应的物质信息进行分类汇总处理，得到不同组分对应的碳数分布信息。 10.一种应用根据权利要求1至9任一项所述的基于全二维气相色谱-质谱仪的柴油组分分析方法的装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取待分析柴油样品测试得到的待分析柴油样品的测试谱图，其中，待分析柴油样品的测试谱图是利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪对预处理后的柴油样品进行测试得到的；数据处理模块，用于针对待分析柴油样品的测试谱图进行积分处理和特征区域划分处理，得到待分析柴油样品所包含的各个组分对应的物质信息；其中特征区域划分处理是根据各个组分对应的特征差异进行初步分割并在初步分割的基础上继续进行精细化分割处理，针对初步分割得到的初步分割区域，存在同一个初步分割区域中有多种物质碎片特征接近的情形，所述精细化分割处理包含：针对每个初步分割区域，按照精细化特征差异进行物质碎片的精细化划分，并动态调整初步分割区域的边界，得到多个目标分割区域；其中，分类辨析数据库中存储有容易混杂的混杂物质碎片的组合信息，所述组合信息用于限定混杂物质碎片对应的不同物质是哪些、不同物质各自对应的物质碎片特征及物质碎片特征差异；通过针对各个初步分割区域在所述分类辨析数据库中进行搜索和与所述组合信息进行筛选匹配，实现物质碎片的精细化划分，根据精细化划分的结果对初步分割区域的边界进行调整，得到调整后的多个目标分割区域。 11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，数据处理模块，包括：积分处理子模块，用于针对待分析柴油样品的测试谱图按照全部质谱碎片进行积分并与已知物质谱图库进行匹配，得到各个初步匹配物质；分割子模块，用于按照各个初步匹配物质的差异进行特征区域初步分割，得到多个初步分割区域；其中，多个初步分割区域之间的特征差异超过设定值且被视为不同组分；调整子模块，用于针对每个初步分割区域，进行精细化分割处理，得到多个目标分割区域；分类子模块，用于根据多个目标分割区域内的物质碎片，确定待分析柴油样品所包含的各个组分对应的物质信息。 12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：分类汇总模块，用于对各个组分对应的物质信息进行分类汇总处理，得到不同组分对应的碳数分布信息；其中，针对烷烃、环烷烃、芳香烃、正构烷烃和异构烷烃的碳数分布进行分类汇总处理，得到烷烃的碳数分布信息、环烷烃的碳数分布信息、芳香烃的碳数分布信息、正构烷烃的碳数分布信息和异构烷烃的碳数分布信息。 13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，初步分割区域包括：烷烃区域、单环烷烃区域、二环烷烃区域、三环及三环以上烷烃区域、单环芳香烃区域、双环芳香烃区域、三环及三环以上芳香烃区域；其中，在以下初步分割区域：烷烃区域、单环烷烃区域、三环及三环以上芳香烃区域中存在同一个初步分割区域中有多种物质碎片特征接近的情形，通过精细化划分得到多个子区域；其中，烷烃区域精细化划分为：烷烃子区域和烯烃子区域；单环烷烃区域精细化划分为：五环烷烃子区域和六环烷烃子区域；三环及三环以上芳香烃区域精细化划分为：三环芳香烃子区域、四环芳香烃子区域和五环芳香烃子区域。 14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，柴油样品为一组柴油样品集合，柴油样品集合包括：用于进行优化测试条件的多个对照柴油样品和用于组分分析的待分析柴油样品；其中，测试谱图通过以下方式获得：利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪，针对多个对照柴油样品按照对应的多个测试条件进行测试，得到多个对照柴油样品的测试谱图；根据多个对照柴油样品对应的测试条件和测试谱图的效果差异，确定组分分离效果符合预设要求的目标测试条件；利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪，针对待分析柴油样品按照目标测试条件进行测试，得到待分析柴油样品的测试谱图。 15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，多个对照柴油样品的进样浓度具有差异，同一进样浓度的对照柴油样品划分为多份并采用不同的对比条件进行多次测试；对比条件包括以下至少一项条件的差异：调制周期、温度调控参数、载气流速；温度调控参数包括：二维色谱柱的初始温度、升温速率、进样口温度、调制补偿温度和电离源的温度；根据多个对照柴油样品对应的测试条件和测试谱图的效果差异，确定组分分离效果符合预设要求的目标测试条件，包括：对比多个对照柴油样品在相同对比条件和不同进样浓度下的第一测试谱图，将第一测试谱图中质谱信息的信噪比高于第一设定阈值和分辨率高于第二设定阈值的测试谱图对应的进样浓度确定为目标进样浓度；对比多个对照柴油样品在目标进样浓度下采用不同对比条件得到的第二测试谱图，将第二测试谱图中组分分离效果符合预设要求且检测灵敏度高于第三设定阈值的测试谱图对应的条件确定为目标条件；根据目标进样浓度和目标条件，生成目标测试条件。 16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，全二维气相色谱-飞行时间质谱仪包括：第一维色谱柱、第二维色谱柱、调制器和飞行时间质谱仪；其中，第一维色谱柱采用非极性或弱极性的色谱柱；第二维色谱柱采用中等极性色谱柱；对柴油样品进行测试的测试条件包括：第一维色谱柱的初始温度为30℃至60℃，保持1min至3min，以2℃/min至4℃/min的速率升至280℃至310℃，保持5min至10min，第二维色谱柱的初始温度比第一维色谱柱的初始温度高5℃至10℃，保持1min至3min，以2℃/min至4℃/min的速率升至290℃至315℃，保持5min至10min，载气为高纯氦气，流速为1mL/min至1.2mL/min，进样量为0.1μL至0.2μL，进样口温度为280℃至310℃；调制器的调制时间为3s至4s，冷调制时间0.9s至1.2s，热调制时间1.5s至1.8s，调制补偿温度为10℃至15℃；飞行时间质谱仪的扫描范围设置为5u至1000u，其中u表示原子质量单位，也可以表示为amu，电子轰击电离源设置电子能量为70eV至80eV，电离源的源温度设置为250℃至270℃。 17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述预处理包括稀释预处理；其中，按照体积比稀释，稀释倍数在20倍至100倍。 18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，在对柴油样品进行稀释预处理时，用于稀释的溶剂采用二氯甲烷；在对柴油样品进行稀释之后，进行超声波分散处理，使其充分溶解和分散均匀；或者，在对柴油样品进行稀释之后，进行过滤处理，以去除水分和机械杂质，并对过滤处理之后的柴油样品进行超声波分散处理，使其充分溶解和分散均匀。 19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括：分类汇总模块，用于对所述各个组分对应的物质信息进行分类汇总处理，得到不同组分对应的碳数分布信息，其中，针对烷烃、环烷烃、芳香烃、正构烷烃和异构烷烃的碳数分布进行分类汇总处理，得到烷烃的碳数分布信息、环烷烃的碳数分布信息、芳香烃的碳数分布信息、正构烷烃的碳数分布信息和异构烷烃的碳数分布信息。 20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述装置与全二维气相色谱-飞行时间质谱仪为不同的设备，且所述装置与全二维气相色谱-飞行时间质谱仪之间能够进行数据传输；或者，所述装置集成于全二维气相色谱-飞行时间质谱仪中。