新型氧氣滲透管在高純氣體分析中的應(yīng)用

郭 維，羅 鵬，潘 銳，郁 光，莊鴻濤，方 華

(上海華愛色譜分析技術(shù)有限公司，上海 寶山 逸仙路 3945號 6號樓 200940)

目前高純氣體雜質(zhì)組分氣相色譜分析常用的色譜柱主要有分子篩和高分子多孔聚合物填充柱。然而有研究表明分子篩以及高分子多孔聚合物等擔(dān)體會吸附微量氧氣，直到達(dá)到吸附解析平衡狀態(tài)，即氧飽和狀態(tài)，尤其剛經(jīng)過高溫條件老化后對氧氣的吸附量較大，隨著氧吸附的飽和其對氧的吸附量逐漸減少趨于平緩[1]。然而在儀器日常使用的過程中，進樣時樣品中的氧氣會使擔(dān)體飽和，而不做樣時擔(dān)體中吸附的氧氣在載氣帶動下會慢慢脫附出來，這樣就會造成微量氧氣由于被擔(dān)體吸附不出峰，使得在微量氧雜質(zhì)分析中會對分析結(jié)果造成較大偏差，這一現(xiàn)象應(yīng)引起足夠重視。

本研究通過利用氦離子化色譜儀[2]結(jié)合氧氣滲透技術(shù)，在分析高純氣時使色譜擔(dān)體一直處于氧飽和狀態(tài)，從而解決微量氧雜質(zhì)分析中氧氣吸附問題。

1 實驗部分

1.1 儀器

色譜儀：GC-9560-PDD氦離子氣相色譜儀(配置He純化器和氦離子化檢測器)，上海華愛色譜分析技術(shù)有限公司制造。

氧氣滲透管：滲透微量氧氣。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)氣體

標(biāo)氣鋼瓶號：056617。

表1 標(biāo)準(zhǔn)氣體表a

1.3 實驗分析方案

1.3.1色譜條件

進樣量—定量管：0.5 mL；控溫—柱爐：50℃；檢測器：150℃；流量—載氣：40 mL/min；吹掃氣：30 mL/min。

色譜流程見圖1。滲透管示意圖見圖2。

圖1 色譜流程圖

圖2 滲透管示意圖

1.3.2分析方案

1. 不安裝氧滲透管標(biāo)氣分析。

利用氣相色譜儀對標(biāo)氣進行測量，采用5A分子篩柱分析，不安裝氧滲透管在色譜柱氧飽和和非氧飽和下(即老化后)分別進行分析和對比。譜圖為A組和AL組。

2. 安裝氧滲透管標(biāo)氣分析。

利用氣相色譜儀對標(biāo)氣進行測量，采用5A分子篩柱分析，安裝氧滲透管在色譜柱氧飽和和非氧飽和下(即老化后)分別進行分析和對比。譜圖為B組和BL組。

3. 取O2、N2、CH4峰作對比。N2峰一致保證樣品吹掃干凈。CH4峰一致保證進樣量一致。

2 實驗數(shù)據(jù)

2.1 標(biāo)氣測量數(shù)據(jù)

標(biāo)氣測量數(shù)據(jù)見表2。

2.2 標(biāo)氣譜圖

標(biāo)氣譜圖見圖3～10。

表2 標(biāo)氣測量數(shù)據(jù)

續(xù)表2

圖3 A組第一次進樣

圖4 A組第二次進樣

圖5 AL組第一次進樣

圖6 AL組第二次進樣

圖7 B組第一次進樣

圖8 B組第二次進樣

圖9 BL組第一次進樣

圖10 BL組第二次進樣

3 結(jié)果討論

1. 本次試驗中高純氦氣標(biāo)氣我們用GC-9560-PDD氦離子氣相色譜儀進行分析，由標(biāo)氣譜圖看出其能完全滿足本次實驗檢測需求。

2. 在4組標(biāo)氣分析中，N2和CH4雜質(zhì)組分的重現(xiàn)性良好，確保了本次實驗標(biāo)氣進樣的準(zhǔn)確，排除樣品量和空氣對實驗結(jié)果的干擾。

3. 對比A和AL組分析結(jié)果，我們可以明顯看出在活化色譜柱后，5A分子篩有明顯吸氧現(xiàn)象，峰面積降了至少一半。

4. 安裝氧氣滲透管后，對比AB組，氧氣峰沒有明顯變化；再活化色譜柱后，對比B和BL組，5A分子篩沒有明顯吸氧現(xiàn)象，重復(fù)性良好。

4 結(jié) 論

1. 用GC-9560-PDD氦離子氣相色譜儀分析高純氦氣，滿足高純氣體的分析要求。

2. 一般常用的分子篩等色譜柱在活化后有明顯的吸氧現(xiàn)象，這對高純氣分析氧氣雜質(zhì)的含量會造成巨大誤差。本實驗利用安裝氧氣滲透管有效避免了色譜柱對氧氣的吸附，且不影響原本氧氣分析，實現(xiàn)了氧氣的準(zhǔn)確定量，提高儀器對微量氧氣分析的靈敏度和穩(wěn)定性。

3. 氧氣滲透技術(shù)在對常用的高分子聚合物類固定相如：Hayesep、Porapak、GDX、TDX對于低濃度氧氣不可逆吸附問題也能起到很大作用，這對色譜分析具有重大意義，在色譜行業(yè)內(nèi)可以得到有效推廣。