新型氧气渗透管在高纯气体分析中的应用

郭 维，罗 鹏，潘 锐，郁 光，庄鸿涛，方 华

(上海华爱色谱分析技术有限公司，上海 宝山 逸仙路 3945号 6号楼 200940)

目前高纯气体杂质组分气相色谱分析常用的色谱柱主要有分子筛和高分子多孔聚合物填充柱。然而有研究表明分子筛以及高分子多孔聚合物等担体会吸附微量氧气，直到达到吸附解析平衡状态，即氧饱和状态，尤其刚经过高温条件老化后对氧气的吸附量较大，随着氧吸附的饱和其对氧的吸附量逐渐减少趋于平缓[1]。然而在仪器日常使用的过程中，进样时样品中的氧气会使担体饱和，而不做样时担体中吸附的氧气在载气带动下会慢慢脱附出来，这样就会造成微量氧气由于被担体吸附不出峰，使得在微量氧杂质分析中会对分析结果造成较大偏差，这一现象应引起足够重视。

本研究通过利用氦离子化色谱仪[2]结合氧气渗透技术，在分析高纯气时使色谱担体一直处于氧饱和状态，从而解决微量氧杂质分析中氧气吸附问题。

1 实验部分

1.1 仪器

色谱仪：GC-9560-PDD氦离子气相色谱仪(配置He纯化器和氦离子化检测器)，上海华爱色谱分析技术有限公司制造。

氧气渗透管：渗透微量氧气。

1.2 标准气体

标气钢瓶号：056617。

表1 标准气体表a

1.3 实验分析方案

1.3.1色谱条件

进样量—定量管：0.5 mL；控温—柱炉：50℃；检测器：150℃；流量—载气：40 mL/min；吹扫气：30 mL/min。

色谱流程见图1。渗透管示意图见图2。

图1 色谱流程图

图2 渗透管示意图

1.3.2分析方案

1. 不安装氧渗透管标气分析。

利用气相色谱仪对标气进行测量，采用5A分子筛柱分析，不安装氧渗透管在色谱柱氧饱和和非氧饱和下(即老化后)分别进行分析和对比。谱图为A组和AL组。

2. 安装氧渗透管标气分析。

利用气相色谱仪对标气进行测量，采用5A分子筛柱分析，安装氧渗透管在色谱柱氧饱和和非氧饱和下(即老化后)分别进行分析和对比。谱图为B组和BL组。

3. 取O2、N2、CH4峰作对比。N2峰一致保证样品吹扫干净。CH4峰一致保证进样量一致。

2 实验数据

2.1 标气测量数据

标气测量数据见表2。

2.2 标气谱图

标气谱图见图3～10。

表2 标气测量数据

续表2

图3 A组第一次进样

图4 A组第二次进样

图5 AL组第一次进样

图6 AL组第二次进样

图7 B组第一次进样

图8 B组第二次进样

图9 BL组第一次进样

图10 BL组第二次进样

3 结果讨论

1. 本次试验中高纯氦气标气我们用GC-9560-PDD氦离子气相色谱仪进行分析，由标气谱图看出其能完全满足本次实验检测需求。

2. 在4组标气分析中，N2和CH4杂质组分的重现性良好，确保了本次实验标气进样的准确，排除样品量和空气对实验结果的干扰。

3. 对比A和AL组分析结果，我们可以明显看出在活化色谱柱后，5A分子筛有明显吸氧现象，峰面积降了至少一半。

4. 安装氧气渗透管后，对比AB组，氧气峰没有明显变化；再活化色谱柱后，对比B和BL组，5A分子筛没有明显吸氧现象，重复性良好。

4 结 论

1. 用GC-9560-PDD氦离子气相色谱仪分析高纯氦气，满足高纯气体的分析要求。

2. 一般常用的分子筛等色谱柱在活化后有明显的吸氧现象，这对高纯气分析氧气杂质的含量会造成巨大误差。本实验利用安装氧气渗透管有效避免了色谱柱对氧气的吸附，且不影响原本氧气分析，实现了氧气的准确定量，提高仪器对微量氧气分析的灵敏度和稳定性。

3. 氧气渗透技术在对常用的高分子聚合物类固定相如：Hayesep、Porapak、GDX、TDX对于低浓度氧气不可逆吸附问题也能起到很大作用，这对色谱分析具有重大意义，在色谱行业内可以得到有效推广。