CN1979172B - 一种气体分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体分析方法，尤其是一种可以同时测定混合气体中氢气、甲烷和二氧化碳浓度的气体分析方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种气体分析方法，其步骤包括：(1)确定各检测仪器的响应曲线；(2)检测混合气体的各气体浓度。本发明还提供一种气体分析仪器，包括注入阀、连接所述注入阀的检测器以及连接所述检测器的数据处理系统。本发明的优点在于可同时测定混合气体中各成分的浓度，因其采用多种检测器联用技术，使得测定结果更加准确可靠。

Description

一种气体分析方法
技术领域
本发明涉及一种气体分析方法，尤其是一种可以同时测定混合气体中氢气、甲烷和二氧化碳浓度的气体分析方法。
背景技术
现有技术中常用的气体检测分析方法为气相色谱分析方法，其可分析混合气体中氢气和二氧化碳等多种气体的浓度。如图1所示，气相色谱分析方法通常采用一根色谱柱14和一个热导检测器12进行分离和检测。将待测气体通过切换阀11切入气路中，用载气将切入气路中的待测气体带入色谱柱14，利用待测气体中的待测成份的分离特性不同，对待测气体进行分离，将分离后的待测气体带入检测器12进行检测，最后数据记录系统13记录并分析信号，得出各组分浓度。由于气路结构比较复杂，整个仪器体积较大，操作复杂，使用起来不方便。此外色谱柱长期工作存在着色谱柱的污染等因素，使得气相色谱分析方法在环境检测的应用受到了一定程度的限制。最重要的是，由于在检测之前存在样品分离过程，分离是周期性的，因此这个测量周期比较长，效率比较低。
随着新技术的发展，现在为了检测各种不同气体，出现了单一的气体检测仪，一般可以分析一种或几种组分，如采用非分散红外方法测定二氧化碳和甲烷等，同时用电化学传感器、半导体传感器测定氢气或热导检测器测定氢气。但各种方法都有它的弊端：如用热导检测器测定氢气，必须先将其分离出来，否则对存在着其它气体的干扰问题；如使用电化学传感器和半导体传感器进行测量，存在着中毒、使用寿命短、长时间灵敏度下降等问题，不适合长期的环境监测应用。此外，氢气分子为非红外活性分子，因此其不能用安全性及可靠性较强的非分散红外方法测定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种气体分析方法，其步骤包括：
(1)确定样品气体的响应曲线，其包括：
将不同浓度的第一样品气体由注入阀输入到一热导检测器和第一样品气体红外线气体传感器中，得到该第一样品气体的热导检测器响应曲线和第一样品气体红外气体传感器的响应曲线；
将不同浓度的第二样品气体由注入阀输入到一热导检测器中，得到第二样品气体的热导检测器响应曲线；
(2)检测混合气体的各气体浓度：包括
将待测的混合气体导入到所述热导检测器、所述第一样品气体红外线气体探测器，得到该混合气体的热导检测器响应值、第一样品气体红外传感器响应值；
将第一样品气体红外传感器响应值比对所述第一样品气体红外气体传感器响应曲线，从而得到该混合气体中第一样品气体的浓度；
将第一样品气体的浓度比对所述第一样品气体的热导检测器响应曲线，得到第一样品气体的热导检测器响应值；
将该混合气体的所述热导检测器响应值扣除第一样品气体的热导检测器响应值，所得到的值即为第二样品气体的热导检测器响应值；
将所述第二样品气体的热导检测器响应值比对第二样品气体的热导检测器响应曲线，从而得到第二样品气体的浓度。
在所述的气体分析方法中，所述步骤还包括：
将不同浓度的第三样品气体由注入阀输入到一热导检测器和第三样品气体红外线气体传感器中，得到第三样品气体的热导检测器响应曲线和第三样品气体红外气体传感器的响应曲线；
将待测的混合气体在导入所述热导检测器以及所述第一样品气体红外线气体探测器的基础上，导入到所述第三样品气体红外线气体探测器，得到第三样品气体红外线气体探测器响应值；
将第三样品气体红外传感器响应值比对所述第三样品气体红外气体传感器响应曲线，从而得到该混合气体中第三样品气体的浓度；
将第三样品气体的浓度比对所述第三样品气体的热导检测器响应曲线，得到第三样品气体的热导检测器响应值；
将该混合气体的所述热导检测器响应值在扣除第一样品气体的热导检测器响应值的基础上再扣除第三样品气体的热导检测器响应值，所得到的值即为第二样品气体的热导检测器响应值。
本发明还提供一种气体分析仪器，包括：
注入阀；
连接所述注入阀的检测器，包括热导检测器以及至少一个非分散红外气体传感器，所述热导检测器与所述非分散红外气体传感器间串联；
以及连接所述检测器的数据处理系统，用于计算混合气体中各气体的浓度。
发明的优点在于可同时测定混合气体中各成分的浓度，因其采用多种检测器联用技术，使得测定结果更加准确可靠。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：
图1为现有技术中采用气相色谱仪的测定流程图；
图2为本发明的气体分析装置的结构示意图；
图3A示出在热导检测器上不同浓度二氧化碳气体和响应值的对应曲线；
图3B示出不同浓度二氧化碳气体在二氧化碳红外气体传感器上的响应值曲线；
图4A示出在热导检测器上不同浓度甲烷气体和响应值的对应曲线；
图4B示出不同浓度甲烷气体在甲烷红外气体传感器上的响应值曲线；
图5示出在热导检测器上不同浓度氢气和响应值的对应曲线。
具体实施方式
请参见图2，图2为本发明的流程图。如图所示，本发明包括注入阀21、连接注入阀21的检测器22以及连接检测器22的数据处理系统23。检测器22包括热导检测器221、二氧化碳红外气体传感器222和甲烷红外气体传感器223，它们之间的连接方式为串联。
基于上述装置的气体分析方法，其步骤包括：
(1)确定各检测仪器的响应曲线(响应曲线反映了气体浓度与电压间的关系)，其包括：
用纯二氧化碳气体和空气配成不同比例浓度的混合气作为样品气由注入阀21带入测量流路，确定二氧化碳气体在热导检测器221上的响应曲线(例如图3A所示)和二氧化碳气体在二氧化碳红外气体传感器222上的响应曲线(例如图3B所示)；
用甲烷气体和空气配成不同比例浓度的混合气作为样品气由注入阀21带入测量流路，确定甲烷气体在热导检测器221上的响应曲线(例如图4A所示)和甲烷气体在甲烷红外气体传感器223上的响应曲线(例如图4B所示)；
用氢气和空气配成不同比例浓度的混合气作为样品气由注入阀21带入测量流路，确定氢气在热导检测器221上的响应曲线(例如图5所示)；
(2)检测混合气体的各气体浓度，包括：
测出热导检测器221、二氧化碳红外传感器222和甲烷红外传感器223上的响应值(即电压值)；
分别运用二氧化碳气体及甲烷气体在各自传感器222及223上的响应曲线及响应值，计算出混合气体中二氧化碳气体和甲烷气体的浓度；
分别运用二氧化碳气体及甲烷气体在热导检测器221上的响应曲线，计算出二氧化碳气体和甲烷气体的浓度对应的响应值；
将热导检测器221上的响应值扣除二氧化碳气体和甲烷气体的浓度对应的响应值，此值即为氢气在热导检测器221上的响应值，再利用氢气在热导检测器221上的响应曲线，得到氢气的浓度。
至此，混合气体中二氧化碳气体、甲烷气体及氢气的浓度均得以确定。
应理解，本发明并不是只能检测含有三种成分的混合气体，其可通过加减红外传感器的数量检测含两种以上成分的混合气体。同样，本发明并不局限于测量含有二氧化碳、甲烷及氢气的混合气体。任何含有两种可用非分散红外方法检测的气体以及一种可用热导检测器检测的气体的混合气体均适用于本发明。总之，本发明可适用于含有一种以上可用非分散红外方法检测的气体以及一种可用热导检测器检测的气体的混合气体。同样，本发明的装置并不局限于上述实施例中的两个传感器，传感器的数目可根据待测混合气体的成分不同而作相应改变。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，并不是对本发明的范围的限制。对于本技术领域的一般人员来说，可以在不脱离本发明的精神的情况下，做出种种变化。因此，本发明所主张的范围应以权利要求书中的权利要求所述的为准.

Claims (4)

1.一种气体分析方法，其步骤包括：
(1)确定样品气体的响应曲线，其包括：
将不同浓度的第一样品气体由注入阀输入到一热导检测器和第一样品气体红外线气体传感器中，得到该第一样品气体的热导检测器响应曲线和第一样品气体红外气体传感器的响应曲线；
将不同浓度的第二样品气体由注入阀输入到一热导检测器中，得到第二样品气体的热导检测器响应曲线；
(2)检测混合气体的各气体浓度：包括
将待测的混合气体导入到所述热导检测器以及所述第一样品气体红外线气体探测器，得到该混合气体的热导检测器响应值以及第一样品气体红外传感器响应值；
将第一样品气体红外传感器响应值比对所述第一样品气体红外气体传感器响应曲线，从而得到该混合气体中第一样品气体的浓度；
将第一样品气体的浓度比对所述第一样品气体的热导检测器响应曲线，得到第一样品气体的热导检测器响应值；
将该混合气体的所述热导检测器响应值扣除第一样品气体的热导检测器响应值，所得到的值即为第二样品气体的热导检测器响应值；
将所述第二样品气体的热导检测器响应值比对第二样品气体的热导检测器响应曲线，从而得到第二样品气体的浓度。
2.如权利要求1所述的气体分析方法，其特征在于所述步骤还包括：
将不同浓度的第三样品气体由注入阀输入到一热导检测器和第三样品气体红外线气体传感器中，得到第三样品气体的热导检测器响应曲线和第三样品气体红外气体传感器的响应曲线；
将待测的混合气体在导入所述热导检测器以及所述第一样品气体红外线气体探测器的基础上，导入到所述第三样品气体红外线气体探测器，得到第三样品气体红外传感器响应值；
将第三样品气体红外传感器响应值比对所述第三样品气体红外气体传感器响应曲线，从而得到该混合气体中第三样品气体的浓度；
将第三样品气体的浓度比对所述第三样品气体的热导检测器响应曲线，得到第三样品气体的热导检测器响应值；
将该混合气体的所述热导检测器响应值在扣除第一样品气体的热导检测器响应值的基础上再扣除第三样品气体的热导检测器响应值，所得到的值即为第二样品气体的热导检测器响应值。
3.如权利要求2所述的气体分析方法，其特征在于所述第一样品气体与第三样品气体为可用非分散红外方法探测的气体。
4.如权利要求3所述的气体分析方法，其特征在于所述第一样品气体为二氧化碳气体，所述第二样品气体为氢气，所述第三样品气体为甲烷气体。
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