氦離子氣相色譜中脫氧氣路的設計

汪海燕，張美英，宋夢颯，張慧慧

(濟寧協(xié)力特種氣體有限公司，山東濟寧 272055)

脈沖放電氦離子化檢測器(PDHID)是非放射性離子化檢測器，它利用氦氣中穩(wěn)定的、低功率脈沖放電作電離源，使被測組分電離產(chǎn)生信號。它能檢測到10－6～10－9級微量雜質(zhì)的濃度型檢測器，具有靈敏度高、線性范圍寬、通用性強，對于分析高純氣體具有明顯的優(yōu)勢。但在分析高純氧或氧含量較高的標氣時，會加快檢測器的氧化，因此要在定量管與色譜柱之間加一根脫氧柱后，樣品才能進檢測器。401脫氧劑在脫氧容量、脫氧深度均比其他脫氧劑好而且還可以重復活化再生，已被氣體分析標準方法中所采用。根據(jù)分析經(jīng)驗可知，氦離子氣路中如裝上脫氧柱分析高氦、高氬、高純氫等雜質(zhì)時，雜質(zhì)氧已被脫氧柱吸附無法分析，而且在分析高純氫時，主組分峰嚴重拖尾，把氬和氮雜質(zhì)峰覆蓋住，導致無法分析出氬和氮雜質(zhì)含量。這主要是脫氧柱在柱溫60℃時已和氫緩慢的發(fā)生還原反應了。

本公司對生產(chǎn)的高純氧嚴格把關(guān)，要求瓶瓶化驗。我們購買的氦離子色譜雖然留出加脫氧柱位置。但分析量較大，一根脫氧柱，我們一個月就要活化一次。活化時要把脫氧柱卸下來用活化爐活化，這就無法避免脫氧柱在裝卸過程中與空氣中高濃度的氧接觸，使活化好的脫氧柱脫氧容量降低。活化好的脫氧柱再次裝在氦離子色譜上時需較長的吹掃時間，從而耽誤分析，造成工作受阻。

我們在氦離子色譜原有基礎上另設計一套氣路裝置與其連接，這套裝置中有兩根脫氧柱，只要相應的切換一下閥，活化和分析互不耽誤。而且還可通過切換閥分析除高純氧以外的其他高純氣內(nèi)的氧雜質(zhì)含量。

1 設計的氣路裝置與原氣路連接后操作示意圖

1.脈沖放電氦離子色譜原有氣路圖見圖1。

2.所設計裝置中十通閥和二個四通閥扳到此位置時的氣路圖見圖2。

3.在圖2基礎上閥1和閥2保持不變，只扳動閥1時的氣路圖見圖3。

4.氣路在圖2或圖3位置時，只扳動閥3時的氣路圖見圖4。

5.裝置的連接。把所設計氣路圖中的樣品進和樣品出，分別與氦離子色譜原氣路圖(圖1)中脫氧柱的兩端對應連接起來。按照上述所示切換位置，即可達到我們預期效果。氦離子的靈敏度很高，因此要求所連接處不能有漏點，普通的國產(chǎn)閥很難達到此要求，因此設計的裝置我們采用的是進口十通閥和四通閥。

圖1 PDHID氣相色譜分析氣路圖Fig.1 Diagram of gas chromatographic analysis of PDHID

圖2 柱1工作柱2活化Fig.2 Column 1 work column 2 activation

圖3 柱2工作柱1活化Fig.3 Column 2 work column 1 activation

圖4 樣品氣不經(jīng)脫氧柱Fig.4 The sample gas without deoxidization column

2 分析實驗結(jié)果

2.1 分析儀器及條件

儀器為GC-9560氣相色譜儀;色譜柱:Ф1.5×3 m不銹鋼色譜柱;載氣:氦氣，流速:30 mL/min;檢測器溫度:120℃;爐溫:60℃;進樣量:0.2 mL。標準樣品以氦為底氣，內(nèi)含 O26.8 ×10－6(V/V)、Ar 12.3 ×10－6(V/V)、N217.7 ×10－6(V/V)、CH45.02 ×10－6(V/V)。

2.2 分析譜圖

分析譜圖見圖5～8。

2.3 重復性

采用標準氣經(jīng)脫氧柱進行重復性測試，結(jié)果如表1所示。

圖5 高純氧典型色譜圖Fig.5 Typical chromatograms of high-ppuity oxygen

圖6 高純氫典型色譜圖Fig.6 Typical chromatograms of high-purity hydrogen

圖7 高純氦典型色譜圖Fig.7 Typical chromatograms of high-purity helium

圖8 標樣譜圖Fig.8 Chromatograms of standard sample

表1 重復性測試結(jié)果Table1 Reproducibility of the analysis

3 小結(jié)

此裝置中我們自己做了一套加熱系統(tǒng)，能分別給兩根脫氧柱活化。當其中一根脫氧柱既不工作又不需要時，可把它的進氣口與出氣口對接上，形成一個密閉的回路，防止空氣進入。這樣操作解決了以往活化脫氧柱與裝卸脫氧柱造成的工作煩瑣，及對色譜零部件的損壞。此裝置不僅能用于氦離子色譜，也可用于其它色譜儀器。

［1］梁漢昌.氣相色譜法在氣體分析中的應用［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2008.

［2］蔡體杰，等.氦離子化檢測器氣相色譜法分析氦中微量氖［J］.低溫與特氣，2012，30(4):35-40.

［3］GB/T 14599—2008 高純氧［S］.