氣相色譜法測(cè)定氣體中的氨含量

張潔，王希闖

（河南能源化工集團(tuán)，河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

在甲醇生產(chǎn)過程中，氨含量的測(cè)定是工藝生產(chǎn)重要的操作依據(jù)，對(duì)裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。一般常量氨含量的分析使用的是蘭舒儀法，需要配制溶液，操作復(fù)雜，并且操作者技能的差異可能造成分析誤差。筆者嘗試采用氣相色譜法測(cè)定，取得了很好的效果。與蘭舒儀分析法比較，分析速度和效率大大提高，準(zhǔn)確度和精密度也能滿足要求。

1 測(cè)定原理

使用錫箔取樣袋或者鋼瓶取樣，樣品在氣化室氣化后隨載氣進(jìn)入PORAPAK-Q 色譜柱，通過熱導(dǎo)檢測(cè)器TCD進(jìn)行檢測(cè)，用外標(biāo)法定量，以保留時(shí)間定性，峰面積定量，從而計(jì)算出氣體中氨氣的含量。

2 材料和儀器

氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣：氨氣含量分別為1.20%、5.56%；取樣鋼瓶：雙閥帶快插接頭250 mL，316不銹鋼材質(zhì)；錫箔取樣袋：雙閥，1 L；不銹鋼減壓閥。

安捷倫7890 氣相色譜儀，帶有TCD 熱導(dǎo)檢測(cè)器，PORAPAK-Q 色譜柱，最高使用溫度250℃；進(jìn)樣口：安捷倫專用填充柱進(jìn)樣口；六通閥：帶輔助加熱功能的全自動(dòng)六通閥，配置2 mL定量環(huán)；安捷倫色譜工作站。

3 色譜操作條件

載氣：H2，含量大于99.99%，載氣流速25 mL/min；色譜柱箱溫度設(shè)置：70℃；進(jìn)樣口設(shè)置溫度：150℃；檢測(cè)器設(shè)置溫度：250℃；氫氣，含量大于99.99%，流量20 mL/min；參比氣流量：30 mL/min；尾吹氣流量：5 mL/min；閥箱溫度90℃。

4 分析步驟

4.1 氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體的準(zhǔn)備

將氨氣標(biāo)準(zhǔn)氣體鋼瓶安裝上不銹鋼減壓閥，保證不漏氣，搖晃鋼瓶使樣品氣混合均勻，用不銹鋼管連接到色譜的進(jìn)樣口。

4.2 建立校正曲線和校正表

打開載氣的減壓閥，調(diào)節(jié)氣體出口壓力到0.4 MPa左右，打開氣相色譜的儀器電源，按上述參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，儀器自動(dòng)達(dá)到設(shè)定的參數(shù)后，將氨氣標(biāo)氣從低到高依次進(jìn)入色譜，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氨氣樣品進(jìn)樣3次，將3個(gè)樣品峰面積的平均值作為基準(zhǔn)峰面積，用保留值定性，峰面積進(jìn)行定量，用外標(biāo)法計(jì)算。為了測(cè)定含量大小不同的樣品，按需要進(jìn)行一、二級(jí)的校正。校正表見表1，校正曲線見圖1。

表1 氨氣校正表

圖1 氨氣校正曲線

4.3 樣品的測(cè)定

混勻樣品。將取樣器的出口連接在色譜進(jìn)樣口上，連接管線盡量短。打開取樣錫箔袋或者鋼瓶的出口閥調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)牧髁浚浞智逑凑麄€(gè)進(jìn)樣系統(tǒng)，管路置換30 s以上，關(guān)閉錫箔袋或者鋼瓶出口的閥門，待色譜置換氣出口不再有氣泡冒出時(shí)，按下色譜“開始”鍵。

色譜工作站將自動(dòng)采集、記錄色譜圖，并根據(jù)樣品的峰面積和原來(lái)的校正表數(shù)據(jù)計(jì)算出氣體中氨氣的含量。

將氨氣樣品連續(xù)進(jìn)樣平行測(cè)定3次，最后的結(jié)果以三次測(cè)定結(jié)果的平均值為準(zhǔn)。圖2 為氣體中氨氣的色譜圖。

圖2 氣體中氨氣的色譜圖

從圖2出峰色譜圖中可以看出，氣體中氨的色譜峰峰形對(duì)稱，不拖尾，無(wú)干擾峰，完全可以實(shí)現(xiàn)該樣品含量的測(cè)定。

5 檢出限和標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)

根據(jù)氣體中氨的色譜圖的出峰情況，按照噪聲3倍計(jì)算，用此方法測(cè)定氣體中氨的最低檢出限為0.05%，可以滿足正常的工作需要。

從校準(zhǔn)曲線圖1 可以得出本方法氣體中氨的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)為1.000 00，符合分析化驗(yàn)要求。

6 精密度和準(zhǔn)確度的驗(yàn)證

6.1 精密度

將所取氣體樣品按上面的操作步驟進(jìn)樣，六次測(cè)定的結(jié)果見表2。

表2 精密度驗(yàn)證表

6.2 準(zhǔn)確度

將標(biāo)準(zhǔn)氣氨氣含量為1.20%的氣體，安裝好減壓閥調(diào)節(jié)合適的流量，按4.3的操作步驟進(jìn)行進(jìn)樣，連續(xù)測(cè)定六次，并用蘭舒儀法測(cè)定并對(duì)比。測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 準(zhǔn)確度驗(yàn)證表

7 結(jié)論

由表2、表3可以得出，用氣相色譜法測(cè)定氣體中氨的含量，重復(fù)性好，且方法快速，操作簡(jiǎn)單，不需要任何化學(xué)藥品和試劑，且分析的準(zhǔn)確度、精密度都在規(guī)定的允許范圍內(nèi)。總之，對(duì)于氣體中氨含量的測(cè)定，氣相色譜法是一種既快速準(zhǔn)確又環(huán)保的分析方法。