CN204129020U

CN204129020U - 一种基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置

Info

Publication number: CN204129020U
Application number: CN201420241569.2U
Authority: CN
Inventors: 孙扬; 王跃思
Original assignee: Institute of Atmospheric Physics of CAS
Current assignee: Zhongke letter blue environmental protection Co., Ltd.
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2024-05-12

Abstract

一种基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置，包括：进样单元为一个十通进样阀和一个四通进样阀，各连接一个智能时间继电器；分离检测单元由一根预分析柱和一根主分析柱组成；预分析柱连接至十通进样阀，主分析柱的一端连接十通进样阀，主分析柱的另一端连接四通进样阀；四通进样阀连接一电子捕获检测器，该电子捕获检测器连接一计算机工作站。本实用新型可以直接检测少量气体中的一氧化氮，并且有速度快，精度高，响应范围大的特点。

Description

一种基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置

技术领域

本实用新型涉及一种测定少量气体中的一氧化氮浓度的产品，适用于农业、环保和科研等部门进行培养实验中的微样品量一氧化氮浓度测定。

背景技术

一氧化氮(NO)既是间接温室气体，又是重要空气污染物成分，它和生态系统挥发NH₃通过促进气溶胶粒子形成等过程间接地对气候及生态环境产生重要影响。陆地生态系统排放的NO通过大气传输和沉降，不仅可影响附近生态系统，而且还可以影响海洋生态系统的碳氮循环与气体排放过程。由于生物源所排放的含氮气体(如N₂O、NO、NO₂等)对于气候变化与环境污染都有重要作用。有研究表明，全球生物源排放的氮氧化物甚至超过了人类化石燃料燃烧的排放量，室内土壤培养实验，以其可控的培养条件(温度、湿度、含氧量等)，成为研究土壤硝化和反硝化机制的重要手段，其NO的测定由于其供试气体少、浓度覆盖范围广而受到限制，为估算氮素转化和平衡造成困难。因此需要开发一种可以准确测量NO但又需要很少进样量的技术方法。

多年来，基于光化学发光法的氮氧化物分析仪以其线性好、高灵敏性、不易被其他气体成分干扰等优点，在田间观测实验中被广泛使用。但该分析仪需要在稳定流量的样气，一般为600-1000mL/min，最少5分钟可以稳定，因此一次有效测量需要3000-5000ml样品，因此，该方法适用于体积大(至少3000ml)和NO浓度较低(1000ppbv以下)的气体。然而，室内培养实验中，供试气体体积通常在10mL以内，无法满足氮氧化物分析仪的体积要求；并且在适当的培养条件下，NO浓度高达1000ppmv以上，又大大超出其量程要求，不能直接使用氮氧化物分析仪在线测定NO。在气象和环境监测研究等部门开展各种生态系统系统NO排放原位观测时，希望在尽量少的进样量条件下进行测定，一般一个10-50毫升左右的采样样品进行离线分析是比较理想的状态。

目前培养实验测量NO的技术主要是通过采样后稀释，增大样品量后使用化学发光法进行检测，这种方法引入大量人为误差，并且需要大量人力，同时需要更多设备，化学发光法仪器设备也比较昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置，以改进公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供的测定少量气体中一氧化氮的装置，其包括：

进样单元：一个十通进样阀和一个四通进样阀，各连接一个智能时间继电器，十通进样阀连接一定量管；

分离检测单元：由一根预分析柱和一根主分析柱组成；

预分析柱连接至十通进样阀，主分析柱的一端连接十通进样阀，主分析柱的另一端连接四通进样阀；

四通进样阀连接一电子捕获检测器，该电子捕获检测器连接一计算机工作站。

所述的装置中，十通进样阀和一个四通进样阀分别连接载气。

所述的装置中，预分析柱和主分析柱均为不锈钢Propak Q填充柱。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的利用一台气相色谱仪测定少量气体样品中的一氧化氮(NO)含量的分析装置，将少量气体样品直接进样，快速分析，实现了少量气体样品检测一氧化氮的技术；本实用新型需要的样品量少、测定精度高、可高效连续运转，特别适用于气象、环境部门少量气体浓度的业务化观测和科研单位研究一氧化氮排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的气路原理图；

图3为本实用新型实施例获得的样品NO色谱谱图。

附图中主要组件符号说明：

1、2为两个智能时间继电器，3为十通进样阀，4为四通进样阀，5为预分析柱，6为主分析柱，7为ECD检测器，8为分离检测单元，9为进样单元，10为计算机工作站，钢瓶11，定量管12，C1、C2、C3为载气。

具体实施方式

本实用新型提供的基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置，利用一台配置电子捕获检测器(ECD)的气相色谱仪测定少量气体(10-50毫升)中的一氧化氮。

本实施例由装配有电子捕获检测器的HP6890气相色谱、HP计算机工作站、智能时间继电器、十通进样阀、四通进样阀、40升高纯氮(99.999％)钢瓶等组成，上述各部件分别来自美国Agilent公司、VICI公司、荷兰Vense公司和国家标准物质中心。

本实用新型开始测定时，样气从采样管路由采样注射器送入装置，填满定量管，多余的样品气排空。进样结束后，十通进样阀转动，进入进样分析状态，此时，载气将定量管中的样品推送至气相色谱仪中的预分析柱，预分析柱将含有NO的组份与其它成分初步分离，先流出的含有NO的组份通过十通进样阀的气孔导入主分析柱，而后流出的其它成分在未进入分析柱之前，十通进样阀适时地转回原来的状态，这些成分被反向吹出预分析柱，从而保护主分析柱、缩短分析时间，而且不会使干扰物质在色谱柱中积累起来。同时，载气继续推动主分析柱中含有NO的组份，当NO与空气中其它组分充分分离后，保留时间在其之前的O₂等成分先流出进入四通进样阀，先被放空；之后，四通进样阀转动，含有NO的组分通过四通进样阀进入电子捕获检测器，电子捕获检测器将测得的模拟电信号输出至微机采集系统，计算机工作站将谱图数据与积分计算的结果实时显示、存盘并输入数据库。

请参阅图1和图2。本实用新型的组成是：

一进样单元9，主要包括两个智能时间继电器1、2，这两个智能时间继电器1、2分别与一个十通进样阀3和一个四通进样阀4相连接，由智能时间继电器发出指令，十通进样阀3和一个四通进样阀4上相应的电磁阀和继电器按指令动作，十通进样阀3连接一定量管12。

一分离检测单元8，主要包括一根预分析柱5和一根主分析柱6，预分析柱5和一根主分析柱6组装在配有电子捕获检测器的气相色谱仪中。本实施例中的预分析柱5由一根1米长，内径1/8英寸的不锈钢Propak Q填充柱组成，主分析柱6为一根4米长，内径1/8英寸的不锈钢Propak Q填充柱组成。

预分析柱5连接至十通进样阀3，主分析柱6的一端连接十通进样阀3，主分析柱6的另一端连接四通进样阀4，其中四通进样阀4还连接一电子捕获检测器7(ECD检测器)，该电子捕获检测器7连接一计算机工作站10。十通进样阀3和四通进样阀4分别连接载气，本实用新型的载气为装入钢瓶11的99.999％高纯氮。

本实用新型的所有操作由智能时间继电器发出指令。高纯氮载气在进入装置前先通过过滤器，使载气纯度更高、氧含量更低，以提高装置的精度。

具体操作过程是：

本实施例的气相色谱条件配置如表1所示。

表1

三路恒定流量的载气C1、C2和C3在十通进样阀3和四通进样阀4处于取样状态时，分别进入十通进样阀3的气孔9、气孔6和四通进样阀4的气孔1，再分别由十通进样阀3的气孔8、7与和四通进样阀4的气孔2流出，清洗色谱柱、产生基线。样气送入装置，先进入十通进样阀3的5ml定量管12，十通进样阀3与四通进样阀4在取样状态时实线显示的气路相通，虚线显示的气路关闭，样品气沿十通进样阀3的气孔1、10、定量管、3、2的路径排空，冲洗整个采样气路，填满5毫升定量管里,多余的样品气排空。取样结束后，计时0.1分钟开始，十通进样阀3转动36°，此时虚线显示的气路连通，实线显示的气路关闭，进入进样分析状态。此时，载气C1沿十通进样阀3的气孔9、10、定量管、3、4的路径进入色谱的预分析柱5，预分析柱5将含有NO的组份与其它成分初步分离，先流出的含有NO的组份沿十通进样阀3的气孔8、7进入主分析柱6，而后流出的其它成分在未进入分析柱之前，十通进样阀3适时地(计时1分36秒)转回原来的状态，载气C1沿十通进样阀3的气孔9、8、预分析柱、4、5至放空，保护预分析柱、缩短分析时间，而且不会使干扰物质在色谱柱中积累起来。当十通进样阀3转回取样状态后，载气C2沿十通进样阀3的气孔6、7继续推动主分析柱6中含有NO的组份，当NO与空气中其它组分充分分离后，保留时间在其之前的O₂、N₂O等成分先流出进入四通进样阀4，通过四通进样阀4的气孔3、4至放空；之后，计时为1分42秒，四通进样阀4转动90°，此时虚线气路连通，实线气路关闭，目标物通过四通进样阀4的气孔3、2和电子捕获检测器7(ECD)，由ECD将测得的模拟电信号输出至安装有HP CHEMSTATION的计算机工作站，站将谱图数据与积分计算的结果实时显示、存盘并输入数据库，整个过程系统计时2分42秒。

以上是分析一个空气样品的流程，在连续观测中，由事先输入程序的时间控制器自动控制还可以自动进行周期性的单点外标、工作曲线校正等一系列质控操作。

通过对比空气样品谱图和标准气体谱图上各色谱峰的保留时间，实现一氧化氮的定性分析，在本实用新型所提供的分析条件下，保留时间1分48秒的色谱峰为一氧化氮，峰高和峰面积与一氧化氮浓度成正比，根据标准气体的浓度和峰面积，单点外标定量法对空气样品中一氧化氮的含量进行计算，定量分析的计算公式为：

C＝Cs×Ai/As

其中，C为空气样品中待测组分的体积比浓度；

Cs为标准气体中待测组分的体积比浓度；

Ai为空气样品中待测组分的峰面积；

As为标准气体中待测组分的峰面积。

本实施例得到的NO的色谱谱图如图3所示。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置，其特征是，包括：

分离检测单元：由一根预分析柱和一根主分析柱组成；

2.根据权利要求1所述基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置，其特征是，十通进样阀和一个四通进样阀分别连接载气。

3.根据权利要求1所述基于气相色谱法测定少量气体中一氧化氮的装置，其特征是，预分析柱和主分析柱均为不锈钢Propak Q填充柱。