CN114674968B - 一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置及方法，所述氢气源提供装置包括氢气发生器、尾气收集装置、冷凝管和储水罐；所述氢气发生器的一端用于与氢火焰离子化检测器相连，将产生的氢气提供给氢火焰离子化检测器，另一端与所述储水罐相连，将产生的氧气提供给储水罐，并接收储水罐提供的水；所述尾气收集装置用于收集氢火焰离子化检测器产生的气体或水蒸气；所述冷凝管一端与所述尾气收集装置相连，另一端与所述储水罐相连，作为气体管路将接收到的气体提供给储水罐；和/或作为水管路将接收到的水蒸气冷凝成液态水后提供给储水罐。本发明通过有效除氢和水源再生利用的方法，实现氢气源的长效安全供应。

Description

一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置及方法

技术领域

本发明属于气相色谱检测领域，具体涉及一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装 置，更具体地涉及一种除氢结合储水的氢火焰离子化检测器氢气源提供装置及方法。

背景技术

氢火焰离子化检测器是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入以氢 气和氧气燃烧的火焰，在高温下产生化学电离，电离产生的离子在高压电场定向作用下形 成离子流，离子流放大形成的电信号与有机化合物的量成正比。氢火焰离子化检测器结构简单、性能优异、稳定可靠、操作方便，成为应用最广泛的气相色谱检测器之一。实验室中通常使用氢气发生器为氢火焰离子化检测器提供氢气源，氢气发生器则是通过电解水产生氢气和氧气。一方面氢气发生器需要人员定期维护，补充电解消耗掉的水；另一方面， 氢气是一种易燃易爆气体，必须要在有人员看护的情况下使用。因此，氢火焰离子化在实验室色谱检测方面应用广泛，但由于需要定期维护且存在安全隐患，在现场无人监测方面 使用甚少。色谱在线监测技术由于无法使用氢火焰离子化检测器，监测装置的最小检测浓 度、检测精度等性能一直达不到实验室水平。发明一种长效安全的氢火焰离子化检测器氢 气源提供装置及方法，对发展色谱在线监测技术具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置，通过有效除 氢和水源再生利用的方法，实现氢气源的长效安全供应。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置，包括氢气发生 器、尾气收集装置、冷凝管和储水罐；

所述氢气发生器的一端用于与氢火焰离子化检测器相连，将产生的氢气提供给氢火焰 离子化检测器，另一端与所述储水罐相连，将产生的氧气提供给储水罐，并接收储水罐提 供的水；

所述尾气收集装置用于收集氢火焰离子化检测器产生的气体或水蒸气；

所述冷凝管一端与所述尾气收集装置相连，另一端与所述储水罐相连，作为气体管路 将接收到的气体提供给储水罐；和/或作为水管路将接收到的水蒸气冷凝成液态水后提供给 储水罐。

可选地，当氢火焰离子化检测器处于点火状态时，所述氢气发生器提供的氢气与空气 点火产生水蒸气，并经过所述冷凝管冷凝后进入储水罐；当氢火焰离子化检测器熄火状态 时，残余氢气通过所述冷凝管进入储水罐。

可选地，所述氢气发生器工作时通过电解水的方式产生氢气和氧气，所述氢气进入氢 火焰离子化检测器作为氢火焰离子化检测器的燃料气，所述氧气通过另一管路进入储水 罐。

可选地，所述储水罐中装有除氢装置，所述除氢装置通过点火方式实现氢气与氧气化 学反应生成水，使得通过冷凝管传输到储水罐中的氢气得以被反应掉，且所述除氢装置生 成的水在储水罐中储存，与氢火焰离子化检测器点火生成的水一起用于为氢气发生器提供水。

可选地，所述储水罐中设有氢气传感器，所述氢气传感器与除氢装置相连，当检测到 氢气时，所述除氢装置点火引发氢气与氧气的化学反应。

可选地，所述储水罐装有放空阀门，当储水罐中氢气传感器检测不到氢气时，则放空 阀门被打开将多余的氧气放空。

可选地，所述储水罐中放有树脂包，用于保持储水罐中水的纯净。

第二方面，本发明提供了一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供方法，包括：

打开氢气发生器，氢气发生器电解水产生氢气和氧气，氧气进入与氢气发生器相连的 储水罐，氢气进入与氢气发生器相连的氢离子化检测器；

当氢火焰离子化检测器处于点火状态时，氢气与外加空气一起反应生成的水蒸气被尾 气收集装置收集，经冷凝管冷凝为液态水进入储水罐。

可选地，当氢火焰离子化检测器处于熄火状态时，残余氢气通过所述冷凝管进入储水 罐，打开位于储水罐中的除氢装置，氢气与氧气反应生成水。

可选地，所述方法还包括：

当氢离子化检测器和氢气发生器均关闭后，且储水罐中的氢气传感器检测到储水罐中 无氢气时，打开与储水罐相连的放空阀，放出多余的氧气。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明巧妙通过氢气收集结合除氢装置，有效去除氢火焰离子化检测器残余的 氢气，消除因氢气浓度高造成燃烧甚至爆炸的安全隐患，实现了氢火焰离子化检测器氢气 源的安全供应。

(2)本发明将氢火焰离子化检测器点火状态产生的水蒸气冷凝后收集，转移至氢气 发生器中，实现了电解用水的循环再利用。

(3)本发明氢气发生器电解产生的氧气巧妙用于与残余氢气反应去除氢气，高效利 用资源，同时除氢装置生成的水也储存进一步补充氢气发生器的电解水，氢气发生器无需 人员特意维护加水，实现了氢火焰离子化检测器氢气源的长效供应。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发 明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的氢火焰离子换检测器氢气源提供装置的结构示意图之一；

图2为本发明一种实施例的氢火焰离子换检测器氢气源提供装置的结构示意图之二；

其中：

1-氢气发生器，2-尾气收集装置，3-冷凝管，4-储水罐，5-除氢装置，6-树脂包，7-氢 火焰离子化检测器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进 行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

现有氢火焰离子化检测器的氢气源通过氢气发生器或氢气钢瓶两种方式提供，氢气发 生器需要定期维护加水；氢气钢瓶只能暂时性使用，不能长期供应氢气，此外不管是氢气 发生器还是氢气钢瓶，如果残余氢气积累达到一定浓度，均存在易燃易爆的安全风险。本发明提出一种长效安全的氢火焰离子化检测器氢气源提供装置及方法，实现了氢气发生器 长效、安全电解产生氢气，支撑色谱在线监测装置技术升级。

实施例1

本发明提供了一种氢火焰离子化检测器7的氢气源提供装置，如图1和2所示，包括氢气发生器1、尾气收集装置2、冷凝管3和储水罐4；

所述氢气发生器1的一端用于与氢火焰离子化检测器7相连，将产生的氢气提供给氢 火焰离子化检测器7，另一端与所述储水罐4相连，将产生的氧气提供给储水罐4，并接收储水罐4提供的水；

所述尾气收集装置2用于收集氢火焰离子化检测器7产生的气体或水蒸气；在具体实 施过程中，所述尾气收集装置2设于氢火焰离子化检测器7的上方；

所述冷凝管3一端与所述尾气收集装置2相连，另一端与所述储水罐4相连，作为气体管路将接收到的气体提供给储水罐4；和/或作为水管路将接收到的水蒸气冷凝成液态水后提供给储水罐。

当氢火焰离子化检测器7处于点火状态时，所述氢气发生器1提供的氢气与空气点火 产生水蒸气，并经过所述冷凝管3冷凝后进入储水罐4，具体参见图1；当氢火焰离子化检测器7熄火状态时，残余氢气通过所述冷凝管3进入储水罐4的上方，具体参见图2。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述氢气发生器1工作时通过电解水的方式 产生氢气和氧气，所述氢气进入氢火焰离子化检测器7作为氢火焰离子化检测器7的燃料 气，所述氧气通过另一管路进入储水罐4的上方。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述储水罐4中装有除氢装置5，所述除氢 装置5通过点火方式实现氢气与氧气化学反应生成水，使得通过冷凝管3传输到储水罐4中的氢气得以被反应掉，避免氢气浓度高造成安全风险。且所述除氢装置5生成的水在储水罐4中储存，与氢火焰离子化检测器7点火生成的水一起用于为氢气发生器1提供水。 本发明实施例中的氢气发生器1电解产生的氧气被巧妙用于与残余氢气反应去除氢气，实 现了高效地利用资源，同时除氢装置5生成的水也储存进一步补充氢气发生器1的电解水， 无需人员特意对氢气发生器1维护加水，最终实现了氢火焰离子化检测器7氢气源的长效 供应。

进一步地，为了精确测量储水罐4中是否有氢气，以及控制各个元件的工作状态，所 述储水罐4中设有氢气传感器(图中未示出)，所述氢气传感器与除氢装置5相连，当检测到氢气时，所述除氢装置5点火引发氢气与氧气的化学反应。

由于氧气由氢气发生器1电解产生氢气时同步产生，氢气主要用于氢火焰离子化检测 器7的燃烧气，所以储水罐4中氧气是富足状态。在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述储水罐4装有放空阀门，当储水罐4中氢气传感器检测不到氢气时，则放空阀门被打开将多余的氧气放空，防止导致储水罐4中压力过大，引起安全事故。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了保证转移到氢气发生器1的水为纯净水， 所述储水罐4中放有树脂包6，用于保持储水罐4中水的纯净。

综上所述，本发明实施例中装置的工作过程具体为：

打开氢气发生器1，氢气发生器1电解水产生氢气和氧气，氧气进入与氢气发生器1相连的储水罐4，氢气进入与氢气发生器1相连的氢离子化检测器；

当氢火焰离子化检测器7处于点火状态时，氢气与外加空气一起反应生成的水蒸气被 尾气收集装置2收集，经冷凝管3冷凝为液态水进入储水罐4，后期再次被转移至氢气发 生器1中，实现了电解用水的循环再利用；

当氢火焰离子化检测器7处于熄火状态时，残余氢气通过所述冷凝管3进入储水罐4， 打开位于储水罐4中的除氢装置5，氢气与氧气反应生成水；

当氢离子化检测器和氢气发生器1均关闭后，且储水罐4中的氢气传感器检测到储水 罐4中无氢气时，打开与储水罐4相连的放空阀，放出多余的氧气。

实施例2

本发明实施例中提供了一种氢火焰离子化检测器7的氢气源提供方法，具体包括以下 步骤：

打开氢气发生器1，氢气发生器1电解水产生氢气和氧气，氧气进入与氢气发生器1相连的储水罐4，氢气进入与氢气发生器1相连的氢离子化检测器；

当氢火焰离子化检测器7处于点火状态时，氢气与外加空气一起反应生成的水蒸气被 尾气收集装置2收集，经冷凝管3冷凝为液态水进入储水罐4，具体参见图1。

当氢火焰离子化检测器7处于熄火状态时，残余氢气通过所述冷凝管3进入储水罐4， 具体参见图2，打开位于储水罐4中的除氢装置5，氢气与氧气反应生成水，所述除氢装置5的结构和工作原理均为现有技术，其通过点火的方式实现氢气与氧气发生化学反应生成水。

进一步地，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述方法还包括：

当氢离子化检测器和氢气发生器1均关闭后，且储水罐4中的氢气传感器检测到储水 罐4中无氢气时，打开与储水罐4相连的放空阀，放出多余的氧气，防止导致储水罐4中压力过大，引起安全事故。

进一步地，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述方法还包括：

向储水罐4内加入树脂包6，保持储水罐4中水的纯净，保证转移到氢气发生器1的水为纯净水。

综上所述：

(1)本发明巧妙通过氢气收集结合除氢装置，有效去除氢火焰离子化检测器残余的 氢气，消除因氢气浓度高造成燃烧甚至爆炸的安全隐患，实现了氢火焰离子化检测器氢气 源的安全供应。

(2)本发明将氢火焰离子化检测器点火状态产生的水蒸气冷凝后收集，转移至氢气 发生器中，实现了电解用水的循环再利用。

(3)本发明氢气发生器电解产生的氧气巧妙用于与残余氢气反应去除氢气，高效利 用资源，同时除氢装置生成的水也储存进一步补充氢气发生器的电解水，氢气发生器无需 人员特意维护加水，实现了氢火焰离子化检测器氢气源的长效供应。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员 应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等 效物界定。

Claims (8)

1.一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置，其特征在于，包括氢气发生器、尾气收集装置、冷凝管和储水罐；

所述氢气发生器的一端用于与氢火焰离子化检测器相连，将产生的氢气提供给氢火焰离子化检测器，另一端与所述储水罐相连，将产生的氧气提供给储水罐，并接收储水罐提供的水；

所述尾气收集装置用于收集氢火焰离子化检测器产生的气体和水蒸气；

所述冷凝管一端与所述尾气收集装置相连，另一端与所述储水罐相连，作为气体管路将接收到的气体提供给储水罐；和作为水管路将接收到的水蒸气冷凝成液态水后提供给储水罐；

所述储水罐中装有除氢装置，所述除氢装置通过点火方式实现氢气与氧气化学反应生成水，使得通过冷凝管传输到储水罐中的氢气得以被反应掉，且所述除氢装置生成的水在储水罐中储存，与氢火焰离子化检测器点火生成的水一起用于为氢气发生器提供水；

所述储水罐中设有氢气传感器，所述氢气传感器与除氢装置相连，当检测到氢气时，所述除氢装置点火引发氢气与氧气的化学反应。

2.根据权利要求1所述的一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置，其特征在于：当氢火焰离子化检测器处于点火状态时，所述氢气发生器提供的氢气与空气点火产生水蒸气，并经过所述冷凝管冷凝后进入储水罐；当氢火焰离子化检测器熄火状态时，残余氢气通过所述冷凝管进入储水罐。

3.根据权利要求1所述的一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置，其特征在于：所述氢气发生器工作时通过电解水的方式产生氢气和氧气，所述氢气进入氢火焰离子化检测器作为氢火焰离子化检测器的燃料气，所述氧气通过另一管路进入储水罐。

4.根据权利要求1所述的一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置，其特征在于：所述储水罐装有放空阀门，当储水罐中氢气传感器检测不到氢气时，则放空阀门被打开将多余的氧气放空。

5.根据权利要求1所述的一种氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置，其特征在于：所述储水罐中放有树脂包，用于保持储水罐中水的纯净。

6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的氢火焰离子化检测器的氢气源提供装置的氢气源提供方法，其特征在于，包括：

打开氢气发生器，氢气发生器电解水产生氢气和氧气，氧气进入与氢气发生器相连的储水罐，氢气进入与氢气发生器相连的氢离子化检测器；

当氢火焰离子化检测器处于点火状态时，氢气与外加空气一起反应生成的水蒸气被尾气收集装置收集，经冷凝管冷凝为液态水进入储水罐；

所述储水罐中装有除氢装置，利用除氢装置通过点火方式实现氢气与氧气化学反应生成水，使得通过冷凝管传输到储水罐中的氢气得以被反应掉，且所述除氢装置生成的水在储水罐中储存，与氢火焰离子化检测器点火生成的水一起用于为氢气发生器提供水。

7.根据权利要求6所述的氢气源提供方法，其特征在于，当氢火焰离子化检测器处于熄火状态时，残余氢气通过所述冷凝管进入储水罐，打开位于储水罐中的除氢装置，氢气与氧气反应生成水。

8.根据权利要求7所述的氢气源提供方法，其特征在于，所述方法还包括：

当氢离子化检测器和氢气发生器均关闭后，且储水罐中的氢气传感器检测到储水罐中无氢气时，打开与储水罐相连的放空阀，放出多余的氧气。