氦离子气相色谱中脱氧气路的设计

汪海燕，张美英，宋梦飒，张慧慧

(济宁协力特种气体有限公司，山东济宁 272055)

脉冲放电氦离子化检测器(PDHID)是非放射性离子化检测器，它利用氦气中稳定的、低功率脉冲放电作电离源，使被测组分电离产生信号。它能检测到10－6～10－9级微量杂质的浓度型检测器，具有灵敏度高、线性范围宽、通用性强，对于分析高纯气体具有明显的优势。但在分析高纯氧或氧含量较高的标气时，会加快检测器的氧化，因此要在定量管与色谱柱之间加一根脱氧柱后，样品才能进检测器。401脱氧剂在脱氧容量、脱氧深度均比其他脱氧剂好而且还可以重复活化再生，已被气体分析标准方法中所采用。根据分析经验可知，氦离子气路中如装上脱氧柱分析高氦、高氩、高纯氢等杂质时，杂质氧已被脱氧柱吸附无法分析，而且在分析高纯氢时，主组分峰严重拖尾，把氩和氮杂质峰覆盖住，导致无法分析出氩和氮杂质含量。这主要是脱氧柱在柱温60℃时已和氢缓慢的发生还原反应了。

本公司对生产的高纯氧严格把关，要求瓶瓶化验。我们购买的氦离子色谱虽然留出加脱氧柱位置。但分析量较大，一根脱氧柱，我们一个月就要活化一次。活化时要把脱氧柱卸下来用活化炉活化，这就无法避免脱氧柱在装卸过程中与空气中高浓度的氧接触，使活化好的脱氧柱脱氧容量降低。活化好的脱氧柱再次装在氦离子色谱上时需较长的吹扫时间，从而耽误分析，造成工作受阻。

我们在氦离子色谱原有基础上另设计一套气路装置与其连接，这套装置中有两根脱氧柱，只要相应的切换一下阀，活化和分析互不耽误。而且还可通过切换阀分析除高纯氧以外的其他高纯气内的氧杂质含量。

1 设计的气路装置与原气路连接后操作示意图

1.脉冲放电氦离子色谱原有气路图见图1。

2.所设计装置中十通阀和二个四通阀扳到此位置时的气路图见图2。

3.在图2基础上阀1和阀2保持不变，只扳动阀1时的气路图见图3。

4.气路在图2或图3位置时，只扳动阀3时的气路图见图4。

5.装置的连接。把所设计气路图中的样品进和样品出，分别与氦离子色谱原气路图(图1)中脱氧柱的两端对应连接起来。按照上述所示切换位置，即可达到我们预期效果。氦离子的灵敏度很高，因此要求所连接处不能有漏点，普通的国产阀很难达到此要求，因此设计的装置我们采用的是进口十通阀和四通阀。

图1 PDHID气相色谱分析气路图Fig.1 Diagram of gas chromatographic analysis of PDHID

图2 柱1工作柱2活化Fig.2 Column 1 work column 2 activation

图3 柱2工作柱1活化Fig.3 Column 2 work column 1 activation

图4 样品气不经脱氧柱Fig.4 The sample gas without deoxidization column

2 分析实验结果

2.1 分析仪器及条件

仪器为GC-9560气相色谱仪;色谱柱:Ф1.5×3 m不锈钢色谱柱;载气:氦气，流速:30 mL/min;检测器温度:120℃;炉温:60℃;进样量:0.2 mL。标准样品以氦为底气，内含 O26.8 ×10－6(V/V)、Ar 12.3 ×10－6(V/V)、N217.7 ×10－6(V/V)、CH45.02 ×10－6(V/V)。

2.2 分析谱图

分析谱图见图5～8。

2.3 重复性

采用标准气经脱氧柱进行重复性测试，结果如表1所示。

图5 高纯氧典型色谱图Fig.5 Typical chromatograms of high-ppuity oxygen

图6 高纯氢典型色谱图Fig.6 Typical chromatograms of high-purity hydrogen

图7 高纯氦典型色谱图Fig.7 Typical chromatograms of high-purity helium

图8 标样谱图Fig.8 Chromatograms of standard sample

表1 重复性测试结果Table1 Reproducibility of the analysis

3 小结

此装置中我们自己做了一套加热系统，能分别给两根脱氧柱活化。当其中一根脱氧柱既不工作又不需要时，可把它的进气口与出气口对接上，形成一个密闭的回路，防止空气进入。这样操作解决了以往活化脱氧柱与装卸脱氧柱造成的工作烦琐，及对色谱零部件的损坏。此装置不仅能用于氦离子色谱，也可用于其它色谱仪器。

［1］梁汉昌.气相色谱法在气体分析中的应用［M］.北京:化学工业出版社，2008.

［2］蔡体杰，等.氦离子化检测器气相色谱法分析氦中微量氖［J］.低温与特气，2012，30(4):35-40.

［3］GB/T 14599—2008 高纯氧［S］.