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发布:2024-12-24约2.23千字共6页下载文档
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用气相色谱法测定纯二氧化碳中的微量水

摘要:本文采用气相色谱法测定纯二氧化碳中微量水,固定相为国产GDX-105担体,

浓缩柱为PEG-400,氢气为载气,以硫酸饱和水分压为定量标准,热导池为检测器,成功地

检测了二氧化碳中ppm级的微量水,其最小检测量达0.1ppm。

我国工业上对高纯度二氧化碳的需求迅速增长,其中二氧化碳激光、二氧化碳保护焊、

制冷技术等工业必须严格控制二氧化碳中的微量水。由于高浓度二氧化碳的干扰,原有的分

析法如露点法等又不能移用,而目前在高浓度二氧化碳中微量水的测试方法报导不多,因此,

研究在高浓度二氧化碳中微量水分析的新方法,以满足高纯度二氧化碳的质量检测。

近年来,由于气相色谱法具有高选择性、高灵敏度、高分离效能和快速、简便等特点,

特别是浓缩色谱法的增大进样量,只要选择用适当的浓缩柱和操作条件,就可以几百倍地降

低最小检测浓度,又减小了吸附的影响。本工作采用了浓缩色谱法,分析高浓度二氧化碳中

微量水,固定相为国产GDX-105担体、浓缩柱为PEG-400,氢气为载气,以硫酸饱和水分

压为定量标准,热导池为检测器,成功地检测了二氧化碳中ppm级的微量水,其最小检测

量达0.1ppm。

一、实验

1、仪器和主要试剂

GC-7800型气相色谱仪;附热导池检测器(北京普瑞分析仪器有限公司);PR-3000色

谱工作站;硫酸鼓泡发生器;GDX-105担体;60——80目(天津试剂二厂);PEG-400固定

液(Chrompack进口分装);ChromosorbW/AW;60——80目(Chrompack进口分装);氢

气:99.99%

2、色谱条件

色谱柱:¢4mm×1mm×3.6m聚四氟乙烯管,填充GDX-105担体;

温度:柱室110℃,检测器110℃,汽化室200℃

桥流:150mA

浓缩柱:聚四氟乙烯管浓缩柱,体积0.5mL,填充10%PEG-400/chromosorbW;

浓缩柱温度:冷却温度0℃,加热温度98±1℃。

四通阀定体积进样,进样量为5.5mL

3、分析流程及实验方法

浓缩器中采用浓缩柱相连的六通阀,其操作流程如图1所示。

浓缩:四通阀、六通阀转至实验线位置,将待测气体样品通过处于低温的浓缩柱,以使待测

组分保留在柱内。

加热:通过浓缩柱的气体样品达到预定量后,关闭六通阀,并加热,使浓缩柱中保留的待测

样品解脱。

进样:将六通阀、四通阀转至虚线位置,将待测组分送入分析柱。

二、结果与讨论

1、分析条件的选择

(1)分析柱温度:不同柱温与保留时间的考察,结果见图2:

由图2可知,分析柱温度越高,水与二氧化碳分离越不完全,温度在191℃时,两组分不能

分离。因而最佳温度为100℃左右,但考虑到水在100℃时为气—液两相共存,可能有部分

水沉积于分析柱内,所以柱温选择为110℃。

(2)载气流速与分析柱柱效的关系:分别用2、2.5、3和3.6m的分析柱进行了实验,其结

果是:3.6m的分析柱能将水与二氧化碳很好的分离。该柱在不同载气条件下的理论塔板高

度与载气线速关系见图3:

曲线最低点的载气流速为35ml/min,所以载气流速在34—36mL/min时,柱效最高。我们取

流速为36ml/min,此时水与二氧化碳的理论塔板数每米分别为627和692块。

(3)硫酸鼓泡时间的影响:微量水标准气采用硫酸鼓泡器达到饱和时的水浓度。分析时只

要注意通过硫酸鼓泡器的流速恒定在200ml/min以下,均能达到饱和。

在上述操作条件下,采用标准水分的硫酸鼓泡发生器中硫酸学度为82%,温度为27℃,

含水91.75ppm,鼓泡两小时后达到饱和(见表1)

2、定量方法的考察

(1)进样量的影响:为考察在上述条件下浓缩柱的最大负荷量,进行了不同进样量与峰面

积关系的试验,其结果见图4。

由图4可知,当通入相当于含水8.1ppm的二氧化碳(标准水分的硫酸鼓泡发生器中硫酸浓

度86%,温度10℃),在240ml以内的进样量均在线性范围内。

(2)水含量与峰面积的线性关系:对于气体中微量水的分析,可取硫酸饱和水分压作标准。

当硫酸浓度确定后,与其平衡的水蒸气压力符合克拉伯龙—克劳修斯关系式:

根据气体分压定律,即可计算通过硫酸鼓泡器的硫酸饱和气体中的水含量。

实验证明,通过硫酸鼓泡器水的含量与峰面积成线

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