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氣相色譜法分析高純氣的幾點認識

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  1、本底

  “本底”是指在色譜載氣中含有的被測雜質氣體,配標準氣用底氣中含的被測雜質氣;測試系統(載氣系統與樣品氣系統)帶來的或被漏入的(以氧、氮為主)該雜質氣。大多數濃度型檢測器都要求本底值遠小于它的最小檢測濃度。當載氣中本底值大于樣品氣中某雜質濃度時,該雜質氣會出現“反峰”。配制標準氣的底氣要求就更嚴格了,否則本底值直接影響定量了。但是質量檢測器(以火焰離子化檢測器為主的)是例外。我們在檢測氧中烴類雜質時發現,用純氮氣(4個“9”)作載氣(氫氣和空氣相同),也能檢測到0.1ppm的烴(一般國產色譜儀),乃至20—50ppm的烴雜質氣。這是因為載氣中的雜質(氧、氫、一氧化碳、二氧化碳FID上無響應,甲烷含量≤5ppm)因濃度不變,只能使檢測器(FID)產生一個相應穩定的“基流”,只要基數平衡、噪聲小,0.1ppm的烴類雜質氣仍舊可以在基線上出一個峰。氣相色譜定量規定,最小的檢測峰的判定:最小的峰峰高值是二倍于噪聲值。過去國產儀器只能檢測0.1ppm的烴是因為儀器的總噪聲值較高。只要將總噪聲值下降一個數量級,則最小檢測峰就會提高一個數量級。我公司的FID敏感度指標仍是Mt≤1×10-11g/s(正十六烷),和其它廠家的指標一樣,但總噪聲值低。因此,“氫焰型氣相色譜儀只能檢測與本底電流值相近”的說法是缺乏根據的。而我們再利用濃縮法,使烴中乙炔檢測可以測到ppb級。

  本底值影響最大的是分析高純氣中氮和氧(空氣中的主要成分)。經純化后的載氣如仍產生本底影響,其主要原因是漏氣產生的。管路中有接頭、閥、表等就不可避免會漏入空氣。我們只能控制一定漏量,使之不影響分析。也就說“漏氣”是絕對的,“不漏”只是相對的。例如使用高純氬氣分析儀時,為保證分析純氣純度必須優于6個“9”。我們將載氣凈化到7個“9”以上,留出一定“空間”,使“漏氣”后仍滿足分析要求。在高純氣體分析儀上不允許使用有機材料作密封(因為空氣中氮、氧能穿透有機材料滲透進入系統中),包括各種橡膠,聚四氟乙烯等[27];另外,還要盡量少用卡套。檢測時樣氣(標氣)流路也一樣存在漏氣問題。我們已找到改變分析操作能判斷是否有漏氣方法,并能大致確定漏量大小。還有“在檢測<20ppb超低微量氣體成分時,不能采用紫銅及一般不銹鋼材料”的說法也欠根據。氦離子化檢測器和電子捕獲檢測器都是能直接撿測ppb級的檢測器,在儀器上我們仍用一般紫銅與不銹鋼管作連接管與色譜柱,只是要將管內清洗和置換干凈就能滿足要求[27]。在校驗方法上,有人說“市售瓶裝標準氣含量在1—20ppm內,使用這種濃度的標準氣去校驗1—20ppb濃度的含量數據,兩種數據大小相關1000倍,這是完全不合理的。”這是外行批評內行的話!好象批評者能配出含量為1—20ppb的標準氣?因為很明顯目前還沒有人能得到純度為9個“9”的配標準氣的底氣?;谀壳爸荒芘渲瞥鰌pm級標準氣,第一底氣純度得到保證;第二個問題是配氣誤差。只要查一下國家質量技術監督局批準的一級[GBW]和二級[GBW(E)]氣體標準物質(共300多種)[11],就可知道氣瓶標氣最小配制濃度只能到1ppm。第三考慮到濃縮法能將ppb變為ppm級和檢測器可以保證的線性范圍。因而用ppm的標準氣校驗ppb級就不足奇怪。理論與技術上的研究,在許多內容上都是使“不可能”“不合理”的事,讓它在一定條件下成為可能。

  2、最小檢測濃度

  色譜檢測器最小檢測濃度取決于,一是檢測器的敏感度。敏感度愈高檢測器檢測的雜質濃度愈低;二是色譜峰的峰寬愈小(柱效愈高),檢測雜質氣濃度愈低。具體對于最小的峰峰高必須是噪聲的兩倍信號。任何色譜儀檢測器的最小檢測值就是最小檢測濃度。儀器操作者都應知道,低于此濃度的值(沒有出峰)不應是“0”,而應是小于最小檢測濃度值。理論上也認為只能接近于“0”,而不能等于“0”。對于連續監測的數字顯示儀所顯示的“0”也應這樣看,因為顯示不能表示出小于它最小檢測濃度的值來。因而所有儀器在檢測雜質時,如果未能測出含量,則給報告中,該組分含量就應寫出小于最小檢出濃度值,而不能寫“0”。

  3、定量與誤差

  每臺氣相色譜儀分析高純氣體必須做到有相應被測雜質氣的敏感度和較好重復性。我們認為在保證上述條件和滿足本底要求條件下,儀器的定量誤差主要取決于標準氣的準確度(可靠性)。對于痕量成分重復測量的相對誤差往往比常量分析大的多。對0.1—10ppm濃度的檢測重復性(相對誤差),在10—20%的相對誤差也是較好的;PPT級的雜質氣,可以允許有一個數量級之差。在定量方法上都采用了“外標法”,即使用標準氣校正。在實驗室可以做到用多種配制標準氣方法較正,能得到較高的可靠性。而在實際使用中難度很大,因此國家在標準氣的配制上要求是很嚴格的。

  文章鏈接:中國環保在線 http://www.hbzhan.com/news/detail/64482.html

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