气相色谱法的实验分析

气相色谱法的实验分析（共4篇）

气相色谱法的实验分析 篇1

1 概述

基于不同物质物化性质的差异, 在固定相和流动相构成的两相体系中具有不同的分配系数, 当两相作相对运动时, 这些物质随流动相一起迁移, 并在两相间进行反复多次的分配, 使得那些分配系数只有微小差别的物质, 在迁移速度上产生了很大的差别, 经过一段时间后, 各组分之间达到了彼此的分离。被分离的物质依次通过检测装置, 给出每个物质的信息, 一般是一个色谱峰。通过出峰的时间和峰面积, 可以对被分离物质进行定性和定量分析。

2 气象色谱法原理及实际应用

2.1 色谱柱的选择。

色谱柱是色谱分离的核心, 要在其极性上与被测物一致, 一般, 一个常规GC实验室只要购置三种毛细管柱, 就可以应付85%以上的分析任务。它们是:OV-1 (SE-30) 、SE-54、OV-17 (OV-1701) 。如果再加一根PEG 20M柱, 则可应付95%的GC分析任务。另加一根分析常规气体的GASPRO柱, 就能基本解决一般的常规分析。就炼厂气来说, 根据其组分, 我们可以选择不同时段多阀控制多柱切换的方法来分离多种组分, 如用13X分子筛柱来分析氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳, 用Parapak Q柱分析乙烯乙烷.用癸二腈柱分析二氧化碳与其中其它烃类。

2.2 检测器的选择。

原则上, 被测组分和载气在性质上的任何差异都可以作为设计检测器的依据, 但在实际中常用的检测器只有几种, 它们结构简单, 使用方便, 具有通用性或选择性。检测器的选择要依据分析对象和目的来确定。对于炼厂气分析选择双热导检测器为宜。

2.3 载气的种类和流速的选择。

常用的载气有氢气、氮气、氩气和氦气。炼厂气分析中, 我们可选择氢气、氮气, 以氮气载气分析氢气含量, 以氢气为载气分析其它组分。

2.4 气体进样技术。

气体进样量的大小要根据样品的分析要求及仪器的灵敏度而决定, 进样量要保证所有被测组分在检测器的测定范围内都能得到准确测定。炼厂气分析采用两个0.25ml定量管和两个十通阀进样。

2.5 炼厂气的定性和定量。

由于气体组成相对较少, 所以炼厂气的定性一般利用标准物质的保留时间来进行。而其定量方法则主要有外标法和归一化法。外标法要求所有待测组分均有相应的标准物质, 且对系统的稳定性和分析人员的操作水平要求较高。归一化法的应用较为简单, 但需要气样中的所有组分能从柱中馏出且被定量检测。对于多检测器或多通道的分析, 则可以采用加通道校正因子式峰面积分配的方法来扩展地使用归一化法定量。从另一个角度看, 扩展的归一化法对网络环境下的多台仪器的定量计算也具有参考意义。

2.6 重现性实验和方法检测限的确定。

2.6.1重现性实验:即在选定的实验条件下, 重复进样7-11次, 计算保留时间和峰面积的相对偏差, 一般峰面积的相对偏差应在5%之内, 即可满足分析要求。2.6.2方法的检测限:方法的检测限是选定的色谱条件下检测方法可检测最低浓度或含量的一个指标, 除与检测器本身的性能有关外, 还与进样量、分流比、色谱柱及柱温等因素有关。在选定的色谱条件下, 在检测限附近进一针低浓度样品, 取信噪比 (S/N) 为2时, 可检测的浓度或含量即为方法的检测限。综上所述, 我们可以建立如下炼厂气分析方法。

3 实验部分

3.1 方法原理。

此方法需要使用气相色谱系统, 配备有自动全气体分析, 能通过阀门切换实现多柱, 多检测器操作, 样品用两个样品阀注入。其中一路以氮气为载气, 用热导检测器检测, 样品中的氢气组分。另一路以氢气为载气, 用热导检测器检测样品中氢气除外的其它组分。仪器用两个热导检测器, 二个六通阀, 二个十通阀串接五根柱子进行测定。样品通过仪器设定的程序依次流经各色谱柱, 以校正面积归一化法定量。其中一路以氮气作载气, 样品进入柱5, 氢气组分快速进入B检测器流出同时信号由B切换到A, 其余组分反吹流出, 不分离, 不记录。另一路以氢气作载气, 样品先进柱1, 组分按轻重依次流向柱2, , 当C5石蜡烃流出后, 反吹柱1, 使碳五烯烃及碳六烃流至A检测器, 封闭柱3, 打开柱4, 使氧气、氮气、甲烷、一氧化碳流出, 关闭柱4后, 打开柱3, 使乙烯、乙烷进入柱3后, 封闭柱3, 随着二氧化碳、碳三烃、碳四烃、碳五石蜡烃出峰后, 打开柱4, 使氧气、氮气、甲烷、一氧化碳流出, 关闭柱4后, 打开柱3, 使乙烯、乙烷流出, 至此, 全部分析结束。

3.2 设备与材料。

HP5890气相色谱仪:专用炼厂气分析气相色谱仪, 配备有双热导检测器及柱子切换换阀, 二个六通阀, 二个十通阀。柱1:2英尺×1/8英寸, 20%的癸二腈填涂在80/100目的Chro--morsob PAW (铬姆沙伯) 上, 分离碳五烯烃碳六。柱2:30英尺×1/8英寸, 20%的癸二腈填涂在80/1000目的Chromorsob PAW (铬姆沙伯) 上, 分离二氧化碳、碳三、碳四、碳五烃。柱3:6英尺×1/8英寸, , 80/100目的Porapak Q柱, 分离乙烯、乙烷。柱4:100英尺×1/8英寸, 45/60目13X分子筛柱, 分离氧气、、氮气、甲烷、一氧化碳。柱5:4英尺×1/8英寸, 45/600目13X分子筛柱, 分离氢气。载气:氢气 (分析烃类) ) 流速25ml/min。氮气 (分析氢气) 流速25ml/min。参比气:氢气37.5ml/min。氮气37.5ml/min。空气:阀切换动力气, 压力不大于0.5Mpa。

3.3 用标准混合校正样来定性与定量。

用标准混合校正样来定性与定量, 多次进样进行调整和确定切换时间, 得到满意峰形和定量结果。标准混合校正样大致含有下述组分:氢气、二氧化碳、丙烷、丙烯, 正丁烷、异西烷、正丁烯、异丁烯、正戊烷、异戊烷、反丁烯、顺丁烯、1.3丁二烯、甲烷、一氧化碳、氧气、氮气、乙烷、乙烯, 其中氢气要有几种不同的含量:10%、30%、70%、90%, 因为氢气在热导检测器中的响应信号与浓度不成线性关系。

3.4 分析结果。

应用本系统分析催化裂化气可得到分离度良好的色谱图, 所有组分均出峰, 出峰顺序为:氢气、二氧化碳、丙烷、丙烯, 正丁烷、异西烷、正丁烯、异丁烯、正戊烷、异戊烷、反丁烯、顺丁烯、1.3丁二烯、甲烷、一氧化碳、氧气、氮气、乙烯、乙烷。

表1是本方法的精度范围。

本方法的定量计算公式如下:Vi=Aifi/ (Σaifi) ×100%。式中:Vi-第i组分的体积百分含量%。Ai-第i组分的峰面积。Fi-组分的相对体积校正因子。

4 特点讨论

本方法是基于多柱多阀组合技术的多维气相色谱分析方法。这类方法的特点之一是一次进样, 通过不同时段的阀切换, 使样品中不同组分在指定的色谱柱上得到分离, 分析过程自动化程度高, 全程炼厂气分析时间约为25分钟, 由于采用柱上反吹技术, 使得碳五以上的组分只能给出近似的含量, 且无法进行单体的定性、定量, 当这部分混合组分含量高时, 由于校正因子的关系可能会引起较大误差;特点之二是此类方法采用热导检测器, 由于热导检测器的线性范围不大, 在此应用时在保证低浓度组分得以检测的同时应避免高含量组分超线性。另外, 系统结构较为复杂也是这类系统的一大特点。

参考文献

[1]石油化工分析方法[M].北京:科学出版社, 1990, 227-232.

[2]谢艳丽.海南大学分析测试中心.

[3]原油、轻烃、液化石油气质量检验[M].北京:石油工业出版社, 2001, 25.

气相色谱法的实验分析 篇2

1 气相色谱分析

气相色谱作为一种常用的定性分析方法, 在应用的过程中, 其分离的效能、灵敏度、分析反应速度等方面, 都相对较为良好, 在我国煤化工行业应用较广泛, 主要对气体、液体、污染物等进行了全面的分析, 并且在一些煤化工废水污染进行转化的过程中, 气相色谱也可以进行全面的检测, 这样可以为煤化工废水的处理工作, 提供重要的信息和数据。

另外, 若是对煤化工废水中的污染物不能进行及时、很好的处理, 不仅仅影响了自身的发展, 对周围的环境也会造成严重的影响。那么, 在煤化工废水检测的过程中, 气相色谱根据水质的特点, 进行全面的监测, 将煤化工废水中的一些混合物, 进行全面的分离, 这对我国煤化工废水的安全排放, 起到了非常重要的作用和意义。

2 气相色谱在煤化工废水检测的应用分析

气相色谱是煤化工废水检测中, 最为常用的定性分析方法, 主要是对煤化工废水中的污染物进行全面检测, 并且通过利用计算机技术等媒介, 将其信息和数据, 进行全面的整理, 从而为煤化工废水的处理和安全排放, 提供了重要的参考信息, 避免对其周围的环境造成严重的影响。

2.1 酚类测定的应用形式

酚类是化学物质的一种, 其毒性属于中等强度。若是在煤化工废水排放的过程中, 含有大量的酚类的话, 对周围的环境、生物、水质等方面, 就会造成严重的影响, 构成一定程度上的威胁。因此, 在气相色谱测定的过程中, 酚类测定是其中的非常重要的一项应用形式, 主要是利用相对较强的毛细管柱, 利用直接进样测定的形式, 对煤化工废水中的酚类含量, 进行全面的测定, 其检测方式相对较为简单, 并且检测数据的误差相对较小, 一般情况下不会<7%, 具有一定的规律性。另外, 在气相色谱检测的过程中, 通过利用五氟苯甲氯的作为测定的有机溶剂, 主要是将其物质进行全面的检测, 这样不仅仅有效地提升测定的灵敏度和准确性。但是, 在测定的过程中, 要根据煤化工废水中性质不同, 要采取一定的预处理方式, 从而在最大程度上保证了煤化工废水处理工作的顺利开展, 避免对周围的环境造成严重的影响。

2.2 苯类测定的应用形式

苯类是煤化工废水中重要的污染成分, 主要含有甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、异丙苯、苯乙烯等物质, 这些物质对环境和生物等构成了严重的威胁。因此, 气相色谱在煤化工废水中苯类检测的过程中, 可以有效地提升数据和信息的准确性, 为煤化工废水的安全排放工作, 起到了重要的作用和意义。同时, 在气相色谱在煤化工废水中苯类检测的过程中, 可以利用溶解将其中物质, 进行全面的分离, 并且对其最低的浓度进行全面的检验, 一般情况下其最低检验的浓度大约为0.005mg/L或者0.05mg/L, 规律性也相对较为良好。另外, 在测定的过程中, 可以利用相应实现煤化工废水处理工作, 对色相连谱, 进行全面分析, 这样其测定的方式也相对较为便捷, 该方式是不需要利用相应的溶解液, 从而将其各种物质进行全面的分离, 并且将其中含有的苯类进行全面的监测。

2.3 脂肪酸类的测定

在煤化工废水处理的过程中, 是需要一些化学物质的配合。但是, 在这样的情况下, 经常产生一些脂肪酸类, 导致煤化工废水中含有大量的污染物, 对周围的环境也造成了严重的影响。其实, 气相色谱在煤化工废水测定的过程中, 对脂肪酸类的测定方式有很多, 例如:比色法、滴定法等方式。因此, 在测定的过程中, 可以对煤化工废水中的厌氧酸进行全面的测定, 将其含有的物质进行全面的分离, 这样对煤化工废水的回收利用效率也会随之有所提升, 标准性检测数据的误差也相对较小, 通常情况下不会大于10%。另外, 在测定的过程中, 根据色谱中的颜色, 选择相应的测定方式, 这样不仅仅对煤化工废水中的污染物进行全面的降解, 也有利于对煤化工废水的处理、调节、安全排放等工作的开展。

4 结束语

综上所述, 本文对气相色谱法进行了简要的分析和阐述, 针对这个方面, 对气相色谱法在煤化工废水中测定的中的一些运用形式, 展开了简要的概述, 以此降低了煤化工废水测定的误差, 保证了煤化工废水安全的排放, 避免对周围环境造成严重的影响。

参考文献

[1]卞玉倩, 魏祥甲, 乔瑞平, 等.气相色谱法在煤化工废水分析中的应用研究[J].能源环境保护, 2016, 30 (3) :60-64.

[2]吴文颖, 盖恒军, 王朝文, 等.气相色谱法测定煤化工废水中酚类和脂肪酸的实验研究[J].煤化工, 2012, 40 (4) :24-26.

[3]胥兴钰.气相色谱法在煤化工分析中的应用研究[J].山东工业技术, 2016, (04) :16-16.

[4]黄进.气相色谱法在废水分析中的应用[J].四川理工学院学报 (自科版) , 2014, 17 (2) :83-89.

气相色谱法的实验分析 篇3

农产品气相色谱法检测技术

气相色谱法是一种利用气体作为移动相的色谱法,对易挥发而不分解的化合物在有机化学中进行分离和分析,能够测定某一种特定的化合物的纯度,还能将混合物中的各组分进行分离,从而测定各组分的相对含量。

农产品检验检测中是使用气相色谱检验器,内有色谱柱,不同的农产品样品具有不同的物理和化学性质,与色谱柱中特定的填充物产生不同的相互作用,被气流以不同的速率带动而分离,不同的组分在不同的时间从色谱柱末端流出,当色谱柱的末端有化合物流出时,检测器会发出相应的信号,并转化为电信号输出。目前存在多种类型的气相色谱检验器,下面做简要介绍。

电子捕获检测器

电子捕获检测器(ECD)使用的农产品样品做简单处理即可,对仪器的配置要求不高,成本较低,检验检测结果较为准确,最低检出浓度可达0.6~3.2μg/kg,还有较好的净化效果,样品回收率为72%~96%,能够同时对农产品中的多组分菊酯类农药残留开展定性分析和定量分析,易于推广使用。

电子捕获检测器能够将载气电离而产生大量的低能热电子和正离子流(基流),电子在阳极电场作用下流向阳极,当电负性组分从色谱柱进入检测器中后捕获电子,引起基流降低而产生负峰信号。

农业生产中使用的有机氯、除虫等菊酯类农药中有含磷、氮、硫、氧等元素构成的电负性组分官能团,残留在农产品表面的可能性很大,使用电子捕获检测器能够准确检出。

氮磷检测器

氮磷检测器(NPD)用于分析农产品中的氮、磷元素,有很高的灵敏度,很强的选择性和很宽的线性范围,分离效果良好,检出限很低,最低检出浓度为0.1~0.5μg/kg,样品的回收率较高,为66%~84%。

氮磷检测器的收集极和燃烧的氢火焰间置有涂有硅酸钠、硅酸铷等碱金属盐的陶瓷珠,当氢气和试样蒸气气流通过碱金属盐表面时,样品中的含氮、磷化合物从碱金属盐中获得电子,从而产生相应的响应信号。

农业生产中使用的有机磷和氨基甲酸酯类农药中有含磷、氮元素化合物,残留在农产品表面对人体危害很大,使用氮磷检测器能够准确检出。

火焰光度检测器

火焰光度检测器(FPD)用于分析农产品中的硫、磷元素,使用操作简便,检测速度快,灵敏度高,选择性强,检测结果准确。

农产品样本中的含硫、磷化合物被火焰光度检测器中的富氢火焰还原而激发产生特定长度的光谱,含磷有机化合物主要是以HPO碎片的形式发射出波长为526 nm的光,含硫化合物则以S2分子的形式发射出波长为394 nm的特征光,光电倍增管将光信号转换成电信号,经微电流放大纪录下相应的色谱图,特别之处,火焰光度检测器对磷为线性响应,对硫为非线性响应。

农业生产中使用的有机磷等农药中有含硫、磷元素化合物,残留在农产品表面对人体危害很大,使用火焰光度检测器能够准确检出。

质谱检测器

质谱检测器(MS)使用时化合物组分分离效能高,鉴定结果准确,最低检出浓度可达2μg/kg,灵敏度高,选择性强,分析时间短,干扰性弱。

质谱检测器采用高速电子来撞击气态分子或原子,使样品中各组分在离子源中发生电离,生成不同荷质比的带正电荷的离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器。在质量分析器中,再利用电场和磁场使发生相反的速度色散,将它们分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。

农业生产中使用的有机磷、除虫等农药中有含磷、硫、氮等元素的化合物,残留在农产品表面对人体危害很大,使用质谱检测器能够准确检出。

结语

气相色谱法的实验分析 篇4

变压器油中含气量是反映变压器油电气性能的重要指标,是330kV及以上电压等级变压器的必检项目。测定变压器油中含气量通常有CO2洗脱法(DL 450—1991)、真空压差法(DL 423—2009)和气相色谱测定法(DL/T 703-1999)。其中,气相色谱测定法用于测定油中含气量不但技术成熟,而且还可与检测电力设备内部故障的测定油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法(GB/T 17623—1998)共用一套仪器,因此该方法正被越来越多的单位采纳。

正因用气相色谱测定法测定油中含气量(以下简称“含气量测定”)与测定油中溶解气体组分含量(以下简称“气体组分测定”)可在同一套仪器上进行,故两个试验的原理相同,相应的试验方法(DL/T 703—1999和GB/T17623—1998)也大同小异。但是,两者的测定对象并不完全相同,如果在试验操作过程中忽视“小异”,那么可能出现同样操作对测定结果却产生迥异影响的情况。

1 测定对象的差异及对试验的影响

气体组分测定对象包括CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2、CO和CO2,测定时须测出每种气体组分的含量;含气量测定的是油中气体的总含量,即N2、O2及上述7种气体组分含量和。N2和O2是油中气体的主要成分,而空气也基本由N2和O2组成,这就决定了在整个试验过程中,空气对含气量测定的影响要远甚于对气体组分测定的影响。

无论是在油样的采集、保存还是在油样的脱气试验过程中,始终存在着油样中溶解气体向外逸出和外部空气进入油样的互换问题。在气体组分测定时,外部进入油中的空气对测定结果影响很小(仅对CO2稍有影响),而油样中溶解气体组分的逸出则会使测定结果变小。有关标准要求330kV及以上电压等级的变压器运行油中的含气量不应大于3%(体积分数),而空气在变压器油中的溶解饱和值约为10%,因此油样与大气接触时,油样呈现“吸气性”,即进入油中的空气量总是远大于油样中溶解气体逸出的量,从而使含气量测定结果变大。

2 气相色谱仪

2.1 仪器的气路流程

中分2000B气相色谱仪气路流程如图1所示。根据分析任务的不同,该仪器有两种工作方式。

(1)当不需要检测N2、O2时(气体组分测定),气相色谱仪的载气可用N2 (或Ar)。样品从进样Ⅰ注入,经分流后一部分由柱Ⅰ对其中的烃类组分进行分离并由FID完成检测;另一部分则由柱II对其中的H2、CO和CO2进行分离,由TCD检测H2,CO和CO2则经镍触媒转化炉转化成CH4后由另一个FID检测。

(2)需要检测N2、O2时(含气量测定),气相色谱仪的载气必需改用Ar(不能用N2)。样品先从进样Ⅱ进针,在柱Ⅲ中分离出H2、O2、N2后,由TCD完成检测(这时,TCD原来的参考臂变成了测量臂,原来的测量臂变成了参考臂);接着再从进样I进第二针,样品分流后,由柱Ⅱ分离CO和CO2,并经镍触媒转化炉转化成CH4后由FID检测,另一部分由柱I分离烃类组分并由另一个FID检测。

2.2 色谱柱的处理

用于分离H2、O2、N2的柱Ⅲ,其填充的固定相一般采用13X分子筛或5A分子筛及TDX01。分子筛易吸水,载气中或样品中的微量水分可被吸收。由于分子筛在水分子占据了其空穴后会失去活性,因此一般从O2、N2的分离情况可判断分子筛是否失效。5A分子筛使用前或失效后可在550～600℃活化2h,13X分子筛应在300℃活化3h,TDX01可升温至180℃活化。通过活化可除去分子筛中的水分和其它吸附物,因此活化程度直接影响分离效果。

2.3 标定仪器用的标准气

配制标准气所用的底气(相当于溶剂)一般与色谱仪所用的载气相同,即色谱仪用N2作载气时标准气也用N2作底气,色谱仪用Ar作载气时标准气也用Ar作底气,这样可避免底气出大峰干扰分析。但是,同一台仪器既要用于测定油中溶解气体组分含量(以N2为载气)又要用于测定油中含气量(以Ar为载气)时,为了方便,也可用Ar作底气,将两项试验所需的9种气体全部配制于同一瓶混合标准气瓶中,但前提是当仪器用N2作载气时,标准气中的Ar (Ar峰)不会影响其它组分的分析(可事先进一针纯Ar进行测试)。

3 油样采集与保存

在含气量测定时,油样的采集与保存应特别注意以下几点。

(1)每次准备取样容器(100mL玻璃注射器)时,都必须检查其密封性。GB/T 17623—1998给出的取样容器密封性检验方法较复杂、费时,因此在气体组分测定中常会省略该项检验;但是在含气量测定中,该项检验必不可缺。这里介绍一种简单、有效、快速的方法:先用橡胶封帽将100mL玻璃注射器出口堵死,然后用手拉开注射器芯子一段距离,让注射器内形成真空并保持一会儿后松手,观察芯子能否回到原位,若能,则表明注射器的气密性无问题。

(2)取样前应用设备本体油润湿100mL玻璃注射器以提高密封性。注射器与设备取样阀间用金属小三通和软管相连,取样时先用油将注射器及连接管中的空气完全置换掉,并做到在全密封方式下取样,以完全杜绝油样与空气的接触。

(3)GB/T 7597—2007标准规定“油样应尽快进行分析,做油中溶解气体分析的油样不得超过4天”。由于100mL玻璃注射器不可能做到绝对密封,油样存放期间取样容器内外的气体都会发生互相渗透,尤其是取样容器密封性不太好时,因此油样采集后应尽快进行分析,以尽可能减小空气对试验的影响。

4 油样脱气与样品进样

在油样脱气和样品气进样分析的操作要求上,DL/T703—1999和GB/T 17623—1998存在着一些差异,见表1。DL/T 703—1999特别强调在含气量测定中要严防空气混入试油和样气(或标准气),这也是试验操作中需要严加防范的。

5 结束语

用气相色谱测定法测定油中含气量,其优点不言而喻,但同时也存在着稍有不慎就可能产生较大试验误差的环节。试验人员对这些环节必须做到了如指掌,严格按照有关标准的规定进行操作,才能保证试验的质量要求。

摘要：介绍应用气相色谱测定法测定变压器油中含气量的特点,并对该项试验中需要特别注意的问题进行讨论。

关键词：气相色谱法,变压器油,含气量,气体组分,空气

参考文献

[1]GB/T 17623—1998绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法[S]