CN112834602A - 一种硫化氢在线快速检测方法 - Google Patents

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李海洋
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Abstract

本发明属于检测分析技术领域，具体涉及一种硫化氢在线快速检测方法。本发明以离子迁移谱为基本检测技术，采用真空紫外灯为电离源，生成试剂离子，然后通过试剂离子使样品中的硫化氢电离，并在离子迁移管中进行分离、检测。本方法具有无需前处理、检测速度快、灵敏度高等特点，适合于气态硫化氢的现场在线持续检测。

Description

一种硫化氢在线快速检测方法
技术领域
本发明属于检测分析技术领域，具体涉及一种硫化氢的在线快速检测方法。
背景技术
硫化氢(H2S)自然条件下常常存在于原油、天然气、火山气体和温泉之中，也可以在细菌于缺氧状态下分解有机物产生。由于其是具有典型臭味的强腐蚀性有毒有害气体，H2S是环保、资源等部门重点监测的物质之一。目前，用于H2S的检测的方法主要有：碘量法、亚甲蓝法、乙酸铅纸带法、电位法、气相色谱法、激光吸收光谱法等用。但这些方法常常涉及到复杂的样品前处理过程和分析步骤，检测仪器较庞大，难以实现现场实时检测的需要。
离子迁移谱包括漂移时间离子迁移谱、高场不对称波形离子迁移谱等，漂移时间离子迁移谱(DTIMS)利用不同化合物所形成离子，在大气压均匀电场中离子迁移率的差异，实现对目标物质的分离和检测技术，具有检测速度快、灵敏度高、不需要真空容易实现小型化和微型化等优点。
目前尚未有基于离子迁移谱技术检测H2S的相关报道，因此开发此类检测方法将对化工园区、天然气田、矿区等场合的硫化氢气体的现场在线持续检测具有巨大的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于离子迁移谱技术的硫化氢在线快速检测方法。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种硫化氢在线快速检测方法，所述方法基于离子迁移谱技术，包括以下步骤：
(1)将H2S标准气体通入负离子模式下的离子迁移谱中，获得H2S的标准离子迁移谱图，确定H2S出峰时间，依据此出峰时间即可确定未知样品的H2S峰位；
(2)测量系列浓度的H2S标准气体，分别记录H2S和试剂离子峰的强度，将二者的比值与所对应浓度作图，获得H2S的标准曲线；
(3)分别记录未知样品在上述标准谱图中H2S峰的强度与试剂离子峰的强度，并带入H2S的标准曲线中，即获得未知样品中H2S的浓度。
上述技术方案中，进一步地，所述方法采用真空紫外灯作为电离源，使添加的掺杂剂生成试剂离子O2 -(H2O)n，然后通过试剂离子使样品中的硫化氢电离，并在离子迁移管中进行分离、检测。
上述技术方案中，进一步地，电离反应方程式为：
Figure BDA0002285542070000011
上述技术方案中，进一步地，所述离子迁移管为负离子模式、常压漂移迁移管，迁移管温度≤120℃。
上述技术方案中，进一步地，所述掺杂剂为丙酮，掺杂剂瓶上端带有硅胶密封垫，掺杂剂通过硅胶垫上针扎的小孔渗透入迁移管电离区中电离生成试剂离子。
上述技术方案中，进一步地，所述掺杂剂置于掺杂剂瓶中，所述掺杂剂瓶上端带有硅胶密封垫，掺杂剂通过硅胶垫上针扎的小孔渗透入迁移管电离区中电离生成试剂离子。
上述技术方案中，进一步地，步骤(3)中依据式①即获得未知样品中H2S的浓度；
H2S的浓度＝(SR/S–b)/a①
其中，SR为试剂离子峰的强度，S为H2S峰的强度，a、b为H2S的标准曲线的斜率和截距。
本发明有益效果：本发明检测方法，H2S样品无需前处理，直接通入离子迁移谱中即可，检测速度快，灵敏度高，适合于硫化氢的现场在线持续检测。
附图说明
图1为检测H2S的离子迁移谱结构示意图；
图2为H2S标准气体的离子迁移谱图；
图3为离子迁移谱检测H2S的比值标准曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
该方法以离子迁移谱为基本检测技术，其结构示意图如图1所示。该装置包括：真空紫外灯1、反应区2、掺杂剂瓶3、掺杂剂4、掺杂剂入口5、进样口6、尾气口7、离子门8、迁移区9、法拉第盘10、漂气口11。
利用该装置分析H2S的过程如下：打开装置的供电电源和气源，使离子迁移管上的真空紫外灯1、高压电源开始工作。漂气以100-400ml/min的流速从漂气口(11)进入迁移管；掺杂剂以50-100ml/min的流速从掺杂剂入口5进入迁移管的反应区，在真空紫外灯1的作用下生成试剂离子O2 -(H2O)n；样品由进样口6进入反应区2，并与试剂离子O2 -(H2O)n反应而被电离；所有离子在高压电源的作用下通过周期性开启的离子门8，在具有高压均匀电场的迁移区9中进行分离，并先后到达法拉第盘10得以检测；检测尾气由尾气口7流出。
配制系列浓度的H2S标准气体：20ppb、50ppb、100ppb、150ppb、200ppb。利用上述方法检测并获得上述浓度的H2S标准气体的离子迁移谱图。提取H2S与试剂离子谱峰的强度，利用二者的比值与对应浓度作图，获得离子迁移谱法检测H2S的比值校准曲线，如图3所示。
以标准气体H2S为例，图2为200ppb的H2S标准气体的离子迁移谱图。其中4.06ms处的峰为试剂离子峰，3.24ms处的峰为H2S的峰。将二者峰强度依据标准曲线得到的H2S浓度与标准气体H2S浓度一致。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种硫化氢在线快速检测方法，其特征在于，所述方法基于离子迁移谱技术，包括以下步骤：
(1)将H2S标准气体通入负离子模式下的离子迁移谱中，获得H2S的标准离子迁移谱图，确定H2S出峰时间，依据此出峰时间即可确定未知样品的H2S峰位；
(2)测量系列浓度的H2S标准气体，分别记录H2S和试剂离子峰的强度，将二者的比值与所对应浓度作图，获得H2S的标准曲线；
(3)分别记录未知样品在上述标准谱图中H2S峰的强度与试剂离子峰的强度，并带入H2S的标准曲线中，即获得未知样品中H2S的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种硫化氢在线快速检测方法，其特征在于，所述方法采用真空紫外灯作为电离源，使添加的掺杂剂生成试剂离子O2 -(H2O)n，然后通过试剂离子使样品中的硫化氢电离，并在离子迁移管中进行分离、检测。
3.根据权利要求2所述的一种硫化氢在线快速检测方法，其特征在于，电离反应方程式为：
Figure FDA0002285542060000011
4.根据权利要求2所述的一种硫化氢在线快速检测方法，其特征在于，所述离子迁移管为负离子模式、常压漂移迁移管，迁移管温度≤120℃。
5.根据权利要求2所述的一种硫化氢在线快速检测方法，其特征在于，所述掺杂剂为丙酮。
6.根据权利要求2所述的一种硫化氢在线快速检测方法，其特征在于，所述掺杂剂置于掺杂剂瓶中，所述掺杂剂瓶上端带有硅胶密封垫，掺杂剂通过硅胶垫上针扎的小孔渗透入迁移管电离区中电离生成试剂离子。
7.根据权利要求1所述的一种硫化氢在线快速检测方法，其特征在于，步骤(3)中依据式①即获得未知样品中H2S的浓度；
H2S的浓度＝(SR/S–b)/a ①
其中，SR为试剂离子峰的强度，S为H2S峰的强度，a、b为H2S的标准曲线的斜率和截距。
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