探究气相色谱法分析空气中的六氟化硫影响因素

刘祥祥，黄海涛，高磊，袁会勇

（国核电站运行服务技术有限公司，上海 201100）

六氟化硫化学性质稳定、空气含量极低、热稳定性良好。这些良好的理化性质，决定了SF6是良好的示踪气体，在小空间内泄漏检测、通风模拟等方面都有良好的应用前景。国内对于大气中六氟化硫测量还没有全面开展，尚处在起步阶段。六氟化硫作为一种温室气体，对于大气中的六氟化硫浓度进行长期的检测是很有必要的。

目前，国内的对空气的六氟化硫的研究主要集中在电力行业，用六氟化硫当作绝缘气体，因此对六氟化硫的纯度要求比较高。常见检测六氟化硫的浓度的仪器检测限只能达到几百ppb，对大气中的六氟化硫的浓度基本上检测不出来。因此，本文主要讨论气相色谱仪在测量大气中六氟化硫的应用。

1 主要的仪器设备及气体

气相色谱仪一台（本公司自制）；样品的定量环，0.5mL；调压阀7个；标准气体SF6的浓度为5ppb、10ppb、15ppb、20ppb、25ppb、35ppb（氦气中六氟化硫标准物质）；氦气一瓶纯度为大于99.999%；连接管线若干；注射器若干（用于取样）。

2 阀切换技术的实验

2．1 仪器条件

规格为5A的分子筛的色谱柱；高纯氦气为载气压力为400kPa；柱箱温度为50℃；检查器温度为300℃，检测范围设置低量程1～50ppb。

2．2 阀位管路连接

探究十通阀切换技术对分析空气中六氟化硫的影响。气相色谱气相内部的管线连接如图1所示，图1中位置A为未进样状态，位置B为进样状态。

2．3 样品分析

在采用阀切换技术、不采用阀切换技术，其他条件相同情况下，用两个注射器取同一浓度的样品，进行分析，分析时间为1min，得到谱图2、谱图3。图2为不采用阀切换技术直接进样分析谱图，图3采用阀切换技术进样技术分析谱图。

2．4 结果分析

从上述两幅图可知，采用阀切换技术分析六氟化硫谱图中六氟化硫峰无氧峰干扰，且有很好的定量的峰形，不采用阀切换技术氧峰干扰明显，不利于定量分析。

图1 阀路切换技术气路图

图2 不采用阀切换技术谱图

3 载气压力对分析结果影响实验

3．1 仪器条件及实验步骤

色谱柱规格为5A分子筛柱，柱箱温度为50℃，载气为99.999%的氦气，检测器的温度为300℃，采用阀切换技术进行进样分析，定量环为0.5mL。六氟化硫标准气体5ppb、10ppb、15ppb、20ppb、25ppb、35ppb。

3．2 试验分析

在试验分别将载气设置为400KPa、200KPa，其他条件不变。根据试验结果，载气压力在200KPa时，对以上几组标气分析结果均出现六氟化硫的峰与氧氮峰分离不开，对于六氟化硫的定量与定性都比较困难。载气压力在400KPa时，没有上述情况发生。

图3 采用阀切换技术谱图

4 气相色谱最佳实验条件选择

综上所述，一个好的气相色谱的分析方法和条件，同时具备高的灵敏度，快速分析样品。表1为本试验选择最佳的色谱分析条件。

表1 气相色谱实验条件

实验步骤：用一次性注射器取样，注射器在取样的过程中要用样品抽洗3次，对每个浓度都取两次分析结果，计算两次的平均值。用每一个浓度的平均值绘制标准曲线，绘制出标准曲线，标准曲线的回归方程为：

y=0.845836x-6.88022

相关系数R=为0.9997。对标气浓度为20ppb进行分析4次在不同时间内分析结果见表2。

表2 气相色谱实验条件

经过数据分析，该方法分析的20ppb浓度相对标准偏差优于1.5%，基本可以满足工程应用。