模塊三

氣相色譜法在煤化工分析中的應(yīng)用背景知識(shí)知識(shí)點(diǎn)：氣相色譜儀的常用檢測(cè)器氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析氣相色譜儀常用檢測(cè)器種類適用范圍熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）所有化合物氫火焰離子化檢測(cè)器（FID)含碳有機(jī)化合物電子捕獲檢測(cè)器(ECD)含電負(fù)性元素或基團(tuán)的有機(jī)化合物火焰光度檢測(cè)器(FPD)含硫、含磷化合物儀器分析

1.熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)

熱導(dǎo)檢測(cè)器是利用被測(cè)組分和載氣的熱導(dǎo)率不同而響應(yīng)的濃度型檢測(cè)器，屬于通用型檢測(cè)器。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、通用性好、線性范圍寬、價(jià)格便宜缺點(diǎn)：靈敏度較低氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（1）熱導(dǎo)檢測(cè)器結(jié)構(gòu)熱導(dǎo)檢測(cè)器的主要部件是一個(gè)熱導(dǎo)池，它由池體和熱敏元件構(gòu)成。池體用不銹鋼制成；池體內(nèi)裝兩根電阻完全相等的鎢絲或錸絲熱敏元件。構(gòu)成參比池和測(cè)量池。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（2）熱導(dǎo)檢測(cè)器原理熱導(dǎo)池檢測(cè)器檢測(cè)原理是基于不同的物質(zhì)有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。參比池和測(cè)量池與固定電阻組成惠斯通電橋。插入熱導(dǎo)檢測(cè)器的基本原理二維動(dòng)畫R2R1未進(jìn)樣時(shí)：（無信號(hào)輸出）

R1=R2R參=R測(cè)

R參×R1＝R測(cè)×R2△

R參=△

R測(cè)進(jìn)樣后：（輸出信號(hào)）

△

R參≠△

R測(cè)氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（3）影響熱導(dǎo)檢測(cè)器靈敏度的因素

①橋電流

熱導(dǎo)池的靈敏度S與橋電流I

的三次方成正比。

因此，增大橋電流可迅速提高靈敏度。但

I太大，熱絲處于熾熱狀態(tài)，會(huì)使噪聲加大，基線不穩(wěn),數(shù)據(jù)精度下降，甚至?xí)龤峤z。所以，橋電流不能太大。

S

I3

一般橋電流控制在100～200mA左右（N2作載氣時(shí)為100～150mA，H2作載氣時(shí)150～200mA為宜）。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析

②池體溫度

當(dāng)I一定時(shí)，熱絲溫度一定，降低池體溫度可加大池體與熱絲的溫差，有利于提高靈敏度。

但池體溫度不能低于柱溫，否則，組分在檢測(cè)器內(nèi)冷凝會(huì)污染熱絲。

氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析

③載氣種類

載氣與試樣的導(dǎo)熱系數(shù)相差愈大，則靈敏度愈高。

一般物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)較小，故選擇導(dǎo)熱系數(shù)較大的H2或He作載氣有利于靈敏度提高。

如用N2作載氣時(shí)，有些試樣（如甲烷）的導(dǎo)熱系數(shù)比它大就會(huì)出現(xiàn)倒峰。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析2.氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)氫火焰離子化檢測(cè)器是微量有機(jī)物色譜分析的主要檢測(cè)器，是質(zhì)量型檢測(cè)器。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、檢出限低、響應(yīng)快、線性范圍寬、操作比較簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、可靠缺點(diǎn)：只對(duì)含碳有機(jī)物有響應(yīng)，破壞型檢測(cè)器氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（1）氫火焰離子化檢測(cè)器結(jié)構(gòu)氫火焰離子化檢測(cè)器的主要部件是離子室，包括氣體入口、火焰噴嘴、發(fā)射極和收集極。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（2）氫火焰離子化檢測(cè)器原理通過在發(fā)射極和收集極之間施加極化電壓，形成直流電場(chǎng)，含碳有機(jī)物在氫火焰中燃燒產(chǎn)生離子，在極化電場(chǎng)作用下向兩極定向移動(dòng)，形成微電流，微電流放大后由記錄儀記錄下來。微電流大小與被測(cè)組分含量成正比，含量越大，產(chǎn)生微電流越大，因此可進(jìn)行定量分析。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析3.電子捕獲檢測(cè)器(ECD)電子捕獲檢測(cè)器是目前氣相色譜中常用的一種高靈敏度、高選擇性的濃度型檢測(cè)器。它只對(duì)電負(fù)性物質(zhì)如鹵化物、含磷、硫、氧的化合物、硝基化合物有響應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、選擇性高缺點(diǎn)：線性范圍窄、易受操作條件的影響重現(xiàn)性較差氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（1）電子捕獲檢測(cè)器結(jié)構(gòu)電子捕獲檢測(cè)器的主體是電離室，現(xiàn)多用圓筒狀放射性同軸電極結(jié)構(gòu)。不銹鋼棒作為陽(yáng)極，圓筒狀放射源（3H、63Ni）作陰極，兩極間施加電流或脈沖電壓。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（2）電子捕獲檢測(cè)器原理電子捕獲檢測(cè)器以63Ni或3H作放射源，當(dāng)載氣通過檢測(cè)器時(shí)，因受放射源放射粒子激發(fā)而電離，產(chǎn)生一定數(shù)量的電子和正離子，在一定強(qiáng)度電場(chǎng)作用下形成一個(gè)背景電流（基流）。在此情況下，如載氣中含有電負(fù)性強(qiáng)的樣品，則電負(fù)性物質(zhì)就會(huì)捕捉電子，從而使檢測(cè)室中的基流減小，產(chǎn)生負(fù)信號(hào)形成倒峰。

被測(cè)組分的濃度越大，倒峰越大；組分中電負(fù)性元素的電負(fù)性越強(qiáng)，捕獲電子的能力越強(qiáng)，倒峰也越大。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析4.火焰光度檢測(cè)器(FPD)

火焰光度檢測(cè)器，又稱硫、磷檢測(cè)器，它是一種對(duì)含硫、磷有機(jī)化合物具有高選擇性和高靈敏度的質(zhì)量型檢測(cè)器。適宜用于檢測(cè)有機(jī)磷、有機(jī)硫農(nóng)藥殘留及環(huán)境中微量含硫、含磷有機(jī)污染物。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（1）火焰光度檢測(cè)器結(jié)構(gòu)火焰光度檢測(cè)器由燃燒室、石英窗、單色器、光電倍增管、放大器等組成。氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析（2）火焰光度檢測(cè)器原理

燃燒

含P、S有機(jī)化合物在富氫火焰中(H2:O2=3:1)燃燒，發(fā)生下列反應(yīng)。

RS+O2→SO2+CO22SO2+8H→2S+4H2OR-P+O2→P2O5+CO2P2O5+H→HPO(碎片)氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析

在適當(dāng)?shù)臏囟认拢€原生成的S或HPO碎片被激發(fā)生成激發(fā)態(tài)分子。

S+S→S2*HPO(碎片)→HPO*

生成激發(fā)態(tài)分子氣相色譜儀的常用檢測(cè)器儀器分析

S2*→S2