液氧中微量乙炔的色谱法分析

 

1 　前　言

 

空分装置是尿素生产的重要装置,因液氧中含有微量乙炔,当乙炔聚集到一定量时容易引起爆炸,故需要经常检测乙炔的含量。为了适应车间生产的快速检测的需要,采用自制色谱柱进行色谱分析取代比色分析法,具有简便、快速、准确度高。

 

2 　测定原理

 

根据气相色谱仪使用状况,采用氢火焰离子化检测器(FID) 进行液氧中微量乙炔的测定。FID

在工作时需要载气、氢气和空气,当氢气在空气中燃烧时,火焰中的离子很少,但如果有碳氢化合物存在时,离子就大大增加。当从柱后流出的载气和样品用氢气混合在空气中燃烧,有机化合物被电离成正负离子,正负离子在电场的作用下就产生了相对燃烧物质量的电流,这个电离经微电流放大器放大后,可用数据处理机记录下来做为定性定量的依据。

 

3 　实验部分

 

3. 1 　实验仪器

采用外标法定量,以含乙炔10. 6 ×10 -6 的钢瓶标准气对该分析方法的可靠性进行实验。

 

实验仪器:GC9310气相色谱仪; 色谱数据处理机; SGK-2LB空气发生器; SGH -300 型氢气发生器;载气为高纯氮。

 

3. 2 　吸附的选择

在色谱分析中,组分的分离度是准确定量的关键,所以必须选用恰当的色谱柱。实验所用的液氧气源中除被测乙炔外,还含有乙烷、乙烯、丙烷等杂质。为分离这三种杂质,首先选用了TDK

做填充柱,但谱图显示其分离效果欠佳,且灵敏度很低,不宜用于本方法中。而后选用自制的有机高分子微球做吸附柱,具有足够的分离效果和较高的灵敏度。有机高分子微球:粒度0. 177～0. 25 mm 。

 

3. 3 　测定条件

柱温65 ℃;检测器温度75. 5 ℃;载气(N2) :0. 07MPa;H2:0.05 MPa;Air:0.09 MPa; 色谱柱<3 mm ×4m 不锈钢填充柱(自制);进样量1 ml 。

 

3. 4 　检测范围

实验采用稀释钢瓶标样的方法配制10. 1 ×10 -6 的样品,其检测zui小浓度为0. 1 ×10 -6 。

 

3. 5 　线性范围

从实验数据观察,由于钢瓶标样的浓度较高和低浓度的样品线性较差,为此,我们配制了一系

列低浓度的乙炔样品,考察其浓度与峰高的线性关系及线性范围。实验结果发现, 在乙炔0～10 ×10 -6 范围内,浓度与峰值有较好的线性关系(见表1) 。

 

表1 　浓度与峰面积对应情况

 

浓度 P10 6 2 4 6 8 10

峰面积Pmm3 29018 58042 87050 116070 145088

3. 6 　精密度

 

在上述分析条件下, 配制乙炔含量为5 × 10 -6 的样品气进行五次重复测试,测定结果见表

 

4 　结　论

 

实验结果表明,通过对仪器型号、色谱柱、载气、仪器工作条件等几方面的选择,采用高灵敏度氢焰(FID) 检测器可准确测量微量乙炔,zui小浓度为0. 1 ×10 -6 。该方法标准偏差为4.12 %, 线性范围在0～25 ×10 -6 。

 

1 　前　言

 

空分装置是尿素生产的重要装置,因液氧中含有微量乙炔,当乙炔聚集到一定量时容易引起爆炸,故需要经常检测乙炔的含量。为了适应车间生产的快速检测的需要,采用自制色谱柱进行色谱分析取代比色分析法,具有简便、快速、准确度高。

 

2 　测定原理

 

根据气相色谱仪使用状况,采用氢火焰离子化检测器(FID) 进行液氧中微量乙炔的测定。FID

在工作时需要载气、氢气和空气,当氢气在空气中燃烧时,火焰中的离子很少,但如果有碳氢化合物存在时,离子就大大增加。当从柱后流出的载气和样品用氢气混合在空气中燃烧,有机化合物被电离成正负离子,正负离子在电场的作用下就产生了相对燃烧物质量的电流,这个电离经微电流放大器放大后,可用数据处理机记录下来做为定性定量的依据。

 

3 　实验部分

 

3. 1 　实验仪器

采用外标法定量,以含乙炔10. 6 ×10 -6 的钢瓶标准气对该分析方法的可靠性进行实验。

 

实验仪器:GC9310气相色谱仪; 色谱数据处理机; SGK-2LB空气发生器; SGH -300 型氢气发生器;载气为高纯氮。

 

3. 2 　吸附的选择

在色谱分析中,组分的分离度是准确定量的关键,所以必须选用恰当的色谱柱。实验所用的液氧气源中除被测乙炔外,还含有乙烷、乙烯、丙烷等杂质。为分离这三种杂质,首先选用了TDK

做填充柱,但谱图显示其分离效果欠佳,且灵敏度很低,不宜用于本方法中。而后选用自制的有机高分子微球做吸附柱,具有足够的分离效果和较高的灵敏度。有机高分子微球:粒度0. 177～0. 25 mm 。

 

3. 3 　测定条件

柱温65 ℃;检测器温度75. 5 ℃;载气(N2) :0. 07MPa;H2:0.05 MPa;Air:0.09 MPa; 色谱柱<3 mm ×4m 不锈钢填充柱(自制);进样量1 ml 。

 

3. 4 　检测范围

实验采用稀释钢瓶标样的方法配制10. 1 ×10 -6 的样品,其检测zui小浓度为0. 1 ×10 -6 。

 

3. 5 　线性范围

从实验数据观察,由于钢瓶标样的浓度较高和低浓度的样品线性较差,为此,我们配制了一系

列低浓度的乙炔样品,考察其浓度与峰高的线性关系及线性范围。实验结果发现, 在乙炔0～10 ×10 -6 范围内,浓度与峰值有较好的线性关系(见表1) 。

 

表1 　浓度与峰面积对应情况

 

浓度 P10 6 2 4 6 8 10

峰面积Pmm3 29018 58042 87050 116070 145088

3. 6 　精密度

 

在上述分析条件下, 配制乙炔含量为5 × 10 -6 的样品气进行五次重复测试,测定结果见表

 

4 　结　论

 

实验结果表明,通过对仪器型号、色谱柱、载气、仪器工作条件等几方面的选择,采用高灵敏度氢焰(FID) 检测器可准确测量微量乙炔,zui小浓度为0. 1 ×10 -6 。该方法标准偏差为4.12 %, 线性范围在0～25 ×10 -6 。