氣相色譜法測定醫用及航空呼吸用氧的分析系統研究

2021-11-12 07:31:04李建浩

低溫與特氣 2021年5期

李建浩

[朗析儀器(上海)有限公司，上海 201707]

1 前言

醫用及航空呼吸用氧依據GB 8982—2009的技術要求檢測其中氧氣、一氧化碳、二氧化碳、水分與總烴的含量，采用銅氨溶液法分析檢測氧含量，氣相色譜法分析檢測一氧化碳、二氧化碳與總烴的含量，并需要配合露點儀分析檢測水分，操作極其不方便，且銅氨溶液采用的是人工分析方式，存在較大的誤差。醫用及航空呼吸用氧各個組分技術指標詳見表1和表2。

表1 醫用氧技術指標

表2 航空呼吸用氧技術指標

2 氣路分析系統的設計

通過大量的實驗，研究出一種氣路分析系統，一次進樣完成醫用及航空呼吸用氧中的氧氣、一氧化碳、二氧化碳、水分與總烴全組分含量的檢測，該系統采用2個氫火焰離子化檢測器、1個熱導池檢測器、3個自動切換閥、5根色譜柱、1個露點變送器，具體流程見圖1。

1.載氣減壓閥；2.載氣儲氣罐；3.樣品減壓閥；4.樣品儲氣罐；5.第一自動切換閥；6.第二自動切換閥；7.第三自動切換閥；8.第一定量環；9.第二定量環；10.第三定量環；11.第一色譜柱；12.第二色譜柱；13.第三色譜柱；14.第四色譜柱；15.第六色譜柱；16.第一氫火焰離子化檢測器；17.尾氣回收處理裝置；18.露點變送器；19.甲烷轉化裝置；20.第二氫火焰離子化檢測器；21.熱導池檢測器

載氣儲氣罐的載氣通過載氣減壓閥減壓后，分成載氣1、載氣2、載氣3、載氣4、載氣5。樣品儲氣罐中的樣品通過樣品減壓閥減壓后，通過氣路管道依次流經第三自動切換閥的5號接口、4號接口、第一定量環、1號接口，由6號接口流經第一自動切換閥1號接口、10號接口、第二定量環、3號接口，由2號接口流經第二自動切換閥1號接口、10號接口、第三定量環、3號接口，最后從2號接口流出至露點變送器。

第一自動切換閥為十通閥，1號接口通過氣路管道與第三自動切換閥的6號接口連接，2號接口通過氣路管道與第二切換閥的1號接口連接，3號接口與10號接口通過氣路管道連接，第二定量環設置在該段氣路管道上，4號接口通過氣路管道與載氣2連接，5號接口通過氣路管道與尾氣吸收裝置進氣口連接，6號接口與9號接口通過氣路管道連接，第一色譜柱設置在該段氣路管道上，7號接口通過氣路管道與載氣1連接，8號接口通過氣路管道與第二色譜柱的進氣口連接，第二色譜柱的出氣口通過氣路管道與第一氫火焰離子化檢測器連接。

第二自動切換閥為十通閥，1號接口通過氣路管道與第一自動切換閥的2號接口連接，2號接口通過氣路管道與露點變送器連接，3號接口與10號接口通過氣路管道連接，第三定量環設置在該段氣路管道上，4號接口通過氣路管道與載氣4連接，5號接口通過氣路管道與尾氣吸收裝置進氣口連接，6號接口與9號接口通過氣路管道連接，第三色譜柱設置在該段氣路管道上，7號接口通過氣路管道與載氣3連接，8號接口通過氣路管道與第四色譜柱的進氣口連接，第四色譜柱的出氣口通過氣路管道與甲烷轉化裝置連接，甲烷轉化裝置的出氣口再與第二氫火焰離子化檢測器連接。

第三自動切換閥為六通閥，1號接口通過氣路管道與4號接口連接，第一定量環設置在該段氣路管道上，2號接口通過氣路管道與載氣5連接，3號接口通過氣路管道與第五色譜柱的進氣口連接，第五色譜柱的出氣口通過氣路管道與熱導池檢測器連接，5號接口通過氣路管道與樣品減壓閥連接，6號接口通過氣路管道與第一自動切換閥的1號接口連接。

3 氣路分析系統的原理

3.1 水分含量的測定

當測定的樣品流經至露點變送器時如圖1狀態，樣品中的含水量可實時顯示在色譜數據分析軟件中，可隨時讀取并及時保存，以便后期查閱。

3.2 氧氣組分含量的測定

載氣5攜帶第一定量環中的樣品進入第五色譜柱，氧氣通過第五色譜柱分離后，由熱導池檢測器21測出，如圖2所示。

圖2 分析檢測原理簡圖

3.3 總烴組分含量的測定

載氣2攜帶第二定量環中的樣品經過第一色譜柱，將預分離的氧氣等組分由5號口排出至尾氣吸收裝置(如圖2)，當氧氣等組分完全排出而甲烷剛從第一色譜柱分離出時，第一切換閥復位至圖1狀態，載氣1攜帶剛從第一色譜柱分離出來的甲烷進入到第二色譜柱中，總烴由第一氫火焰離子化檢測器測出。

3.4 一氧化碳、二氧化碳組分含量的測定

載氣4攜帶第三定量環中的樣品進入第三色譜柱，將預分離的氧氣等組分由5號口排出至尾氣吸收裝置如圖2，當氧氣等組分完全排出而一氧化碳剛從第三色譜柱分離出時，第二切換閥復位至圖1狀態，載氣3攜帶剛從第三色譜柱分離出來的一氧化碳、二氧化碳組分進入第四色譜柱，進行再次分離后，一氧化碳、二氧化碳組分經過甲烷轉化裝置轉化后，由第二氫火焰離子化檢測器測出。