汪海燕，張美英，宋夢(mèng)颯，張慧慧

(濟(jì)寧協(xié)力特種氣體有限公司，山東濟(jì)寧 272055)

脈沖放電氦離子化檢測(cè)器(PDHID)是非放射性離子化檢測(cè)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(cè)組分電離產(chǎn)生信號(hào)。它能檢測(cè)到10－6～10－9級(jí)微量雜質(zhì)的濃度型檢測(cè)器，具有靈敏度高、線性范圍寬、通用性強(qiáng)，對(duì)于分析高純氣體具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但在分析高純氧或氧含量較高的標(biāo)氣時(shí)，會(huì)加快檢測(cè)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(jìn)檢測(cè)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(fù)活化再生，已被氣體分析標(biāo)準(zhǔn)方法中所采用。根據(jù)分析經(jīng)驗(yàn)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(shí)，雜質(zhì)氧已被脫氧柱吸附無(wú)法分析，而且在分析高純氫時(shí)，主組分峰嚴(yán)重拖尾，把氬和氮雜質(zhì)峰覆蓋住，導(dǎo)致無(wú)法分析出氬和氮雜質(zhì)含量。這主要是脫氧柱在柱溫60℃時(shí)已和氫緩慢的發(fā)生還原反應(yīng)了。

本公司對(duì)生產(chǎn)的高純氧嚴(yán)格把關(guān)，要求瓶瓶化驗(yàn)。我們購(gòu)買(mǎi)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(gè)月就要活化一次?；罨瘯r(shí)要把脫氧柱卸下來(lái)用活化爐活化，這就無(wú)法避免脫氧柱在裝卸過(guò)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(shí)需較長(zhǎng)的吹掃時(shí)間，從而耽誤分析，造成工作受阻。

我們?cè)诤るx子色譜原有基礎(chǔ)上另設(shè)計(jì)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(yīng)的切換一下閥，活化和分析互不耽誤。而且還可通過(guò)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(shè)計(jì)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(jiàn)圖1。

2.所設(shè)計(jì)裝置中十通閥和二個(gè)四通閥扳到此位置時(shí)的氣路圖見(jiàn)圖2。

3.在圖2基礎(chǔ)上閥1和閥2保持不變，只扳動(dòng)閥1時(shí)的氣路圖見(jiàn)圖3。

4.氣路在圖2或圖3位置時(shí)，只扳動(dòng)閥3時(shí)的氣路圖見(jiàn)圖4。

5.裝置的連接。把所設(shè)計(jì)氣路圖中的樣品進(jìn)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(duì)應(yīng)連接起來(lái)。按照上述所示切換位置，即可達(dá)到我們預(yù)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(diǎn)，普通的國(guó)產(chǎn)閥很難達(dá)到此要求，因此設(shè)計(jì)的裝置我們采用的是進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(cè)器溫度:120℃;爐溫:60℃;進(jìn)樣量:0.2 mL。標(biāo)準(zhǔn)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(jiàn)圖5～8。

2.3 重復(fù)性

采用標(biāo)準(zhǔn)氣經(jīng)脫氧柱進(jìn)行重復(fù)性測(cè)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(biāo)樣譜圖Fig.8 Chromatograms of standard sample

表1 重復(fù)性測(cè)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(dāng)其中一根脫氧柱既不工作又不需要時(shí)，可把它的進(jìn)氣口與出氣口對(duì)接上，形成一個(gè)密閉的回路，防止空氣進(jìn)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(duì)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(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［2］蔡體杰，等.氦離子化檢測(cè)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］.