氣相色譜對汽車尾氣成分的檢測

章 程，黃小強(qiáng)，方 華

(上海華愛色譜技術(shù)有限公司，上海200437)

0 引言

隨著我國大力推行國五標(biāo)準(zhǔn)，市場對于汽車尾氣檢測系統(tǒng)的需求量越來越大［1］。目前我國汽車尾氣的檢測方法主要是不分光紅外吸收法用于分析測試 CO、CO2、HC、NOx等氣體的濃度，電化學(xué)法可用于測量O2、NO等，氫火焰離子化法用于HC的測量［2］?？梢钥闯觯]有一種方法或一種儀器能同時(shí)進(jìn)行汽車尾氣中空氣、CO、CO2、HC、NOx等氣體的檢測。而根據(jù)本文實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，文中所用GC-9560型色譜儀經(jīng)過改裝能夠?qū)崿F(xiàn)這些氣體在同一臺儀器上進(jìn)行檢測。即采用了雙自動閥切換技術(shù)，結(jié)合FID、TCD檢測器，其中，閥切換系統(tǒng)與填充柱、TCD檢測器檢測無機(jī)組分，毛細(xì)柱與FID檢測器檢測有機(jī)組分。而且氣相色譜的可操作性強(qiáng)，可通過不同檢測器與不同色譜柱的搭配或是不同流程以達(dá)到檢測其它不同物質(zhì)的目的，能夠適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)模塊化、功能強(qiáng)大、人機(jī)操作方便。因此，本實(shí)驗(yàn)方法在汽車尾氣檢測方面的發(fā)展前景值得期待。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及系統(tǒng)

色譜儀:GC-9560型氣相色譜儀(上海華愛色譜分析技術(shù)有限公司)，含TCD檢測器，F(xiàn)ID檢測器，一個(gè)自動十通閥與一個(gè)自動六通閥;

色譜柱A:2 m/Φ3的Silica Gel填充柱;

色譜柱B:4 m/Φ3的5A分子篩填充柱;

色譜柱C:30 m×0.32 mm KCl處理Al2O3毛細(xì)柱［3-4］;

標(biāo)準(zhǔn)氣體:4 L，大連大特氣體有限公司。

閥切換系統(tǒng)見圖1。圖中顯示的為初始狀態(tài)，樣品氣通過進(jìn)樣口進(jìn)入定量環(huán)，儀器開始時(shí)，閥1切換，開始取樣。樣品經(jīng)過SILICA GEL柱與5A柱，在空氣組分與CO、NO進(jìn)入5A柱后，CO2出SILICA GEL柱之前切換閥2。CO2與 N2O通過 SILICA GEL柱進(jìn)行分離依次經(jīng)TCD檢測后切換閥2，H2、O2、N2、NO、CH4、CO 經(jīng) 5A 柱分離依次經(jīng) TCD 檢測后再次切換閥2，待NO2出SILICA GEL柱后，閥回到初始狀態(tài)，對SILICA GEL柱進(jìn)行反吹。閥3為FID取樣閥。

圖1 閥切換系統(tǒng)Fig.1 Valve switching system

1.2 實(shí)驗(yàn)

柱爐溫度:60℃;進(jìn)樣器溫度:200℃;熱導(dǎo)溫度:150℃;FID檢測器溫度:200℃;載氣:Ar;毛細(xì)柱柱前壓:0.1 MPa;空氣壓力:0.1 MPa;氫氣壓力:0.1 MPa;TCD系統(tǒng)載氣流速:30 mL/min;FID系統(tǒng)載氣流速:10 mL/min。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)標(biāo)氣組分及查閱文獻(xiàn)所得色譜柱對應(yīng)出峰順序定性，表1為標(biāo)氣的組分。

2.1 TCD

圖2為TCD系統(tǒng)上獲得的色譜圖，閥2分別在1.5、3、8.4、15 min 時(shí)切換，出峰順序?yàn)?CO2、N2O、C2、C2、He、H2、O2、N2、NO、CH4、CO、NO2，其中 N2O、O2、NO2出峰較小，在圖上顯示不全。表2為6次重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 FID

圖3為FID系統(tǒng)上獲得的色譜圖，出峰順序?yàn)榧淄?、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、乙炔。?為6次重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果。

表1 標(biāo)氣組分及濃度Table 1 Standard gas composition and concentration

表2 TCD上各組分出峰面積重復(fù)性Table 2 Reproducibility of the analysis

圖2 TCD色譜圖Fig.2 TCD Chromatogram

圖3 FID色譜圖Fig.3 FID Chromatogram

表3 FID上各組分出峰面積重復(fù)性Table 3 Reproducibility of the analysis

3 結(jié)論

在TCD檢測器上，各無機(jī)組分均能被檢測并分離，其中氧化亞氮與二氧化碳、一氧化氮與甲烷能夠有效的分離并自動積分;在FID檢測器上，根據(jù)色譜柱的特性，按碳數(shù)出峰，能夠分離并清晰識別。且重復(fù)性試驗(yàn)均滿足分析要求。

［1］GB 18352.5—2013輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段)［S］.

［2］李蕓，陳沭滄，王雅芬.汽車尾氣和大氣中C1～C4烴類分析方法研究［J］.上海環(huán)境科學(xué)，1996，15(1):33-37.

［3］邱夜明，于敬信，馮長根，等.汽車怠速排放成分色譜分析方法研究［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，19(5):627-630.

［4］李巍，朱永法.氣相色譜對氣相甲醛的快速測定［J］.現(xiàn)代儀器，2002，8(5):12-14.