探究氣相色譜法分析空氣中的六氟化硫影響因素

劉祥祥，黃海濤，高磊，袁會勇

（國核電站運行服務技術有限公司，上海 201100）

六氟化硫化學性質(zhì)穩(wěn)定、空氣含量極低、熱穩(wěn)定性良好。這些良好的理化性質(zhì)，決定了SF6是良好的示蹤氣體，在小空間內(nèi)泄漏檢測、通風模擬等方面都有良好的應用前景。國內(nèi)對于大氣中六氟化硫測量還沒有全面開展，尚處在起步階段。六氟化硫作為一種溫室氣體，對于大氣中的六氟化硫濃度進行長期的檢測是很有必要的。

目前，國內(nèi)的對空氣的六氟化硫的研究主要集中在電力行業(yè)，用六氟化硫當作絕緣氣體，因此對六氟化硫的純度要求比較高。常見檢測六氟化硫的濃度的儀器檢測限只能達到幾百ppb，對大氣中的六氟化硫的濃度基本上檢測不出來。因此，本文主要討論氣相色譜儀在測量大氣中六氟化硫的應用。

1 主要的儀器設備及氣體

氣相色譜儀一臺（本公司自制）；樣品的定量環(huán)，0.5mL；調(diào)壓閥7個；標準氣體SF6的濃度為5ppb、10ppb、15ppb、20ppb、25ppb、35ppb（氦氣中六氟化硫標準物質(zhì)）；氦氣一瓶純度為大于99.999%；連接管線若干；注射器若干（用于取樣）。

2 閥切換技術的實驗

2．1 儀器條件

規(guī)格為5A的分子篩的色譜柱；高純氦氣為載氣壓力為400kPa；柱箱溫度為50℃；檢查器溫度為300℃，檢測范圍設置低量程1～50ppb。

2．2 閥位管路連接

探究十通閥切換技術對分析空氣中六氟化硫的影響。氣相色譜氣相內(nèi)部的管線連接如圖1所示，圖1中位置A為未進樣狀態(tài)，位置B為進樣狀態(tài)。

2．3 樣品分析

在采用閥切換技術、不采用閥切換技術，其他條件相同情況下，用兩個注射器取同一濃度的樣品，進行分析，分析時間為1min，得到譜圖2、譜圖3。圖2為不采用閥切換技術直接進樣分析譜圖，圖3采用閥切換技術進樣技術分析譜圖。

2．4 結果分析

從上述兩幅圖可知，采用閥切換技術分析六氟化硫譜圖中六氟化硫峰無氧峰干擾，且有很好的定量的峰形，不采用閥切換技術氧峰干擾明顯，不利于定量分析。

圖1 閥路切換技術氣路圖

圖2 不采用閥切換技術譜圖

3 載氣壓力對分析結果影響實驗

3．1 儀器條件及實驗步驟

色譜柱規(guī)格為5A分子篩柱，柱箱溫度為50℃，載氣為99.999%的氦氣，檢測器的溫度為300℃，采用閥切換技術進行進樣分析，定量環(huán)為0.5mL。六氟化硫標準氣體5ppb、10ppb、15ppb、20ppb、25ppb、35ppb。

3．2 試驗分析

在試驗分別將載氣設置為400KPa、200KPa，其他條件不變。根據(jù)試驗結果，載氣壓力在200KPa時，對以上幾組標氣分析結果均出現(xiàn)六氟化硫的峰與氧氮峰分離不開，對于六氟化硫的定量與定性都比較困難。載氣壓力在400KPa時，沒有上述情況發(fā)生。

圖3 采用閥切換技術譜圖

4 氣相色譜最佳實驗條件選擇

綜上所述，一個好的氣相色譜的分析方法和條件，同時具備高的靈敏度，快速分析樣品。表1為本試驗選擇最佳的色譜分析條件。

表1 氣相色譜實驗條件

實驗步驟：用一次性注射器取樣，注射器在取樣的過程中要用樣品抽洗3次，對每個濃度都取兩次分析結果，計算兩次的平均值。用每一個濃度的平均值繪制標準曲線，繪制出標準曲線，標準曲線的回歸方程為：

y=0.845836x-6.88022

相關系數(shù)R=為0.9997。對標氣濃度為20ppb進行分析4次在不同時間內(nèi)分析結果見表2。

表2 氣相色譜實驗條件

經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，該方法分析的20ppb濃度相對標準偏差優(yōu)于1.5%，基本可以滿足工程應用。