一氧化碳二氧化碳红外气体分析器的检测

使用六通阀分析氧气、氮气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳的案例概述：六通阀进样和六通阀切换实现分析，TDX和5A分子筛色谱柱 类似：http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131126/5078193/ 十通阀分析的案例。前几天发过一个用十通阀分析氧气、氮气、一氧化碳的案例分析（http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131126/5078193/ ）。不太像一般的十通阀进样反吹，该案例其实是通过阀的动作，改换了色谱柱的连接顺序，实现了所有组分的分离。想起来另外一个分析案例，与之基本相同，但是使用了六通阀手工进样，另外使用六通阀实现色谱柱切换，给大家分享一下。仪器原理结构如图1所示，左侧的为手工进样阀，右侧为切换阀。氢气做载气，TCD检测器。样品为氧气、氮气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312042025_480785_1604036_3.jpg图 1 取样状态工作流程：1 取样： 如图1，进样阀位于取样状态，此时将样品装载于定量环中。2 进样 如图2，进样阀旋转60度，样品通过进样阀进入TDX色谱柱。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312042026_480786_1604036_3.jpg 样品在TDX预分离成合峰与二氧化碳两部分，此时系统中TDX色谱柱在前，5A柱在后，合峰进入分子筛柱，分离出氧、氮、一氧化碳、甲烷。二氧化碳此时还留在TDX色谱柱中（在TDX柱上，二氧化碳有较大的分离度）。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312042026_480787_1604036_3.jpg 3 阀切换，色谱柱顺序改变。 如图3，切换阀旋转，两根色谱柱顺序发生变化。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312042027_480788_1604036_3.jpg 色谱柱实际连接顺序http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312042027_480789_1604036_3.jpg 当甲烷流出分子筛柱，切换阀旋转，分子筛柱实际连接于TDX之前。二氧化碳峰最后流出。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312042028_480790_1604036_3.jpg 出峰顺序 氧气、氮气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳该方法的要点是两个色谱柱的保留要合适，使得分子筛的出峰一定要在二氧化碳之前完成。小结：六通阀切换实现氧气、氮气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳的分离

使用六通阀分析氧气、氮气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳的案例 之三 概述：六通阀进样和六通阀切换实现分析O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H6，GDX-502柱和5A分子筛色谱柱 类似http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131204/5092167/和http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20131218/5113721/的案例 和参考的两个案例不同，该例的分离原理有所不同，CO2出峰在前。并且以上两个例子，分析时间较长，如果要分析C2H6或者C2H4，会比较困难。而本例可以实现所有组分快速分析。 系统使用了Shimadzu的GC-14C气相色谱仪主机，带有FID和TCD检测器。一个手工六通进样阀、一个自动气动六通阀，GDX-502色谱柱和5A分子筛色谱柱。仪器原理结构如图1所示，左侧的为手工进样阀，右侧为切换阀。氢气做载气，TCD检测器，氢气做载气。样品为氧气、氮气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、乙烷。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312182325_482950_1604036_3.jpg 图 1 取样状态工作流程：1 取样： 如图1，进样阀位于取样状态，此时推入样品，使得样品装载于定量环中。2 进样 如图2，进样阀旋转60度，样品通过进样阀进入GDX-502色谱柱。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312182325_482951_1604036_3.jpg 样品在GDX-502预分离成合峰与二氧化碳和乙烷三个色谱部分，此时系统中GDX色谱柱在前，5A柱在后，合峰进入分子筛柱。二氧化碳和乙烷此时还留在GDX-502色谱柱中（与TDX柱相比，二氧化碳分离度较低，但是出峰时间提前较多）。[/font

使用十通阀分离氧氮一氧化碳二氧化碳概述：使用十通阀分离分析氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳 碳分子筛柱和5A分子筛柱 这也是一个较老的案例了。用户需要分析氢气中的氧气氮气一氧化碳二氧化碳。实际选用了Shimadzu的GC-14C主机，采用单十通阀进样反吹的方案。分离氧氮，一般需要使用分子筛色谱柱，但是分子筛柱会吸附CO2，那么一根色谱柱难以实现目的，于是使用了两根色谱柱，TDX和5A分子筛。CO2在TDX上有较强的保留，使用较短的TDX就可以将CO2完全分离开。利用CO2流出慢的特性，可以实现分离，色谱峰顺序是氧、氮、一氧化碳、二氧化碳（二氧化碳出峰在最后）。仪器结构如下图所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312041812_480771_1604036_3.jpg 待机状态下，载气通过十通阀，先进入TDX色谱柱，后进入5A分子筛柱，载气流向如图所示。此时取样，将样品气体通入定量环中。然后是进样状态，十通阀旋转36度，气路变化成下图的状态。样品先经过TDX，后进入5A分子筛。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312041812_480772_1604036_3.jpg 样品被载气推入TDX色谱柱，在此色谱柱上预分离，主要是将CO2和其他组分分离开来。氧、氮、一氧化碳在TDX上流出后，进入5A分子筛色谱柱，完成分离。当CO在5A分子筛色谱柱上流出后，十通阀再次切换，两根色谱柱的顺序发生变化，5A色谱柱连接到TDX色谱柱的前面了。切换之后的状态，仪器流路和待机状态是相同的。实际仪器外观：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311262341_479485_1604036_3.jpg 左下方式阀驱动部件（该例子使用了VICI的电动十通阀）。柱箱内部的情况：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311262341_479486_1604036_3.jpg 较短的色谱柱就是TDX，长一点横向放置的是分子筛柱。小结：使用十通阀进样反吹，TDX加分子筛柱分析氧、氮、一氧化碳、二氧化碳。

目前做二氧化碳还原非常热门，相关的色谱检测需求与日俱增。要测定一氧化碳和二氧化碳不能直接使用FID，因为这两种物质在FID上几乎没有响应信号。只有通过镍催化剂高温还原为甲烷后才有足够强度的FID信号，所以一般要另外加配甲烷转化炉。传统的甲烷转化炉体积较大，并且造成色谱峰的延迟和展宽，效果并不理想，并且通常不能适用于毛细管柱。据报道，国外已经有微型化的甲烷转化装置，可内置于FID内部，不需要额外的转化炉，且死体积非常小，这对提高柱效是非常有利的，特别是适用于毛细管柱的情况。最近有相关的测定需求，于是决定自制一个这种微型化的甲烷转化装置。.[b]1、镍催化剂制备[/b]以上试101担体负载10%金属镍：10.6g四水合乙酸镍加约100mL乙醇加热溶解，然后加入25g担体（上试101，筛分0.20~0.25粒径），加热至微沸并充分摇匀。移到红外灯下继续烘烤至完全干燥。烘烤过程中轻轻震荡和翻动，防止结块，最后得到松散颗粒。颗粒在120度进一步烘干3小时，然后移入高温炉（马弗炉或管式炉），420度空气气氛下灼烧24小时。.[b]2、转化器装填[/b]转化装置如下图，类似于尾吹接头，可插入FID并用螺母固定至FID入口。催化剂床层长30mm，直径3mm，两端用不锈钢丝网固定。侧口输入还原用的氢气。[img=,400,984]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110271545098648_6602_2204387_3.png!w400x984.jpg[/img].[b]3、使用条件[/b]将转化装置安入FID，保证催化剂床层区域全部插入FID加热区，并在FID入口与柱箱过渡处做适当保温，如下图。[img=,690,827]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110271506079185_2027_2204387_3.jpg!w690x827.jpg[/img]接入色谱柱和氢气气路。使用2mm内径填充柱时，柱流量10mL/min；使用PLOT-Q毛细管柱（0.53mm）时柱流量3mL/min。还原氢气流量20~25mL/min。FID设置氢气流量20mL/min、氮气流量30mL/min。先通氢气，并将FID升温至350~380度，使催化剂还原活化。活化约3~5小时后点火，待基线稳定后可以使用。.[b]4、转化效果[/b]分别接2mm填充柱（Hayesep-D）和0.53mm毛细管柱（PLOT-Q），进空气-一氧化碳-二氧化碳混合气，色谱图如下。所得峰型尖锐不拖尾，说明转化效果较好。[img=,690,780]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110271524318473_2359_2204387_3.png!w690x780.jpg[/img][img=,690,789]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/10/202110271524317678_9077_2204387_3.png!w690x789.jpg[/img]评价转化炉的转化效率，应该用同等摩尔浓度的一氧化碳、甲烷混合标气进样测定，计算一氧化碳与甲烷的峰面积比。若一氧化碳能完全还原，则面积比应接近100%。限于目前没有合适的混合标气，故自行用空气与一氧化碳混合，制得一氧化碳摩尔分数约为100ppm的混合气，同时由于空气中甲烷浓度约为2ppm，从而可对还原效率进行估算。虽然这种估算不太准确，但实验结果初步证明，FID设置温度360度时，一氧化碳转化效率可接近90%，说明转化率较高。