氣相色譜法在煤化工分析中的應用探討

摘 要：隨著我國經濟社會的迅速發展，當前人們將更多的先進技術理論應用到具體的工程中，并且取得了較好的發展。其中氣相色譜法的應用就比較成功，它主要是用來分析樣品，并且在我國的很多領域已經得到了較為廣泛的應用，如化工領域、石油領域以及環保及醫藥領域等。本文主要簡單論述了氣相色譜法的含義、特征和優勢，并著重分析了氣相色譜法在煤化工中的具體應用。

關鍵詞：氣相色譜法；煤化工；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.051

0 引言

近些年隨著我國經濟技術的飛速發展，氣相色譜儀也被廣泛應用到各行各業中，并且取得了較好的發展，而在具體的應用中還存在一些問題，因此應該結合實際情況不斷改進并完善這種方法，從而促使我國社會更加健康、穩定的發展。

1 簡述氣相色譜法

氣相色譜儀是一種化學分析儀器，主要是用來分離復雜樣品中的化合物。氣相色譜法是近些年來應用比較廣泛的一種新型的分離、分析技術，主要是在有機化學中對極易揮發又不容易分解的化合物進行分離與分析，它無論是從理論方面，還是具體的實踐應用方面，都已經發展的比較完善了。氣相色譜法中比較常用的檢測器有火焰電離檢測器和熱導檢測器，這兩種檢測器對很多種分析成分都有著靈敏的響應，同時可以測定很大范圍內的濃度。用氣相色譜法進行操作實驗時，通常會用到氣相色譜儀，而在具體的操作分析中，還需要用到一些其他都設備，如氣流系統、分離系統、檢測系統、數據處理系統、溫度控制系統及其他輔助部件等。

2 氣相色譜儀的特點和優點

2.1 氣相色譜儀的特點

氣相色譜儀中有一個色譜柱，色譜柱的工作原理即樣品的不同，那么他們所具有的化學特性和物理特性也會有所不同，這就使其與相應的填充物之間有不同的作用力，而被空氣中的氣流以相應的速率帶動。在化合物從色譜柱的底端流出時，檢測系統就會檢測到這些化合物，并發出相應的信號，并通過轉換為電信號的方式有效輸出。色譜柱是分離化合物中不同的成分，依照不同的成分在不同的階段從色譜柱的低端流出來，進行檢測。而溫度、氣流的速度等都會影響到這些化合物的保存時間和流出時間。

2.2 氣相色譜儀的優點

使用色譜法和化學法在一定條件下對配置好的水煤氣進行多次實驗分析，分析結果表明色譜法重復性能更好，并且精準性更高。使用色譜法進行檢測分析可以檢測到最低濃度標準為10×10-6，但使用化學法卻只能檢測到10×10-3，這樣化學法就明顯沒有色譜法的精準度高；色譜法主要是通過儀器進行自動分析、檢測，水煤氣的各組成成分的分析、檢測是獨立進行的，彼此之間并不影響，而化學分析法則使用的是532型工業氣體分析器對其進行分析檢測，通過吸收的氣體量或是使得進行化學反應變換檢測氣體的方法來計算水煤氣的組成成分，這樣不能有效保證組成成分之間的不受影響；色譜法采用六通閥氣體進樣器進行檢測，重復性能比較好，而化學法則完全是由人進行操作的，人的操作不當會對檢測結果有極大的影響。采用色譜法進行分析，可以更好地實現數據的自動化，更好地確保了數據的精確性。

3 氣相色譜儀在煤化工中的應用

3.1 色譜柱的正確選擇

煤化工生產中，最主要的產物就是煤氣，煤氣中的主要成分氫氣、氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等，如果分析這些氣體的成分應該選用填充柱為13X 或是5A的色譜柱，這兩種色譜柱的區別是分析的時間有所不同，其分析效果也會有所不同，但是他們的市場價格確是相同的。如果選用13X的填充柱，進樣分析的時間較短，導致其每個峰之間的距離很近，容易引起峰之間的連接，尤其是一氧化碳的峰移動很快，分析效果持續時間較短，這樣就不利于檢測結果。若選用5A填充柱，進樣分析時間又過長，而各個峰之間的距離也較遠，尤其是一氧化碳峰和甲烷峰兩個峰之間的距離要遠很多，而柱的效果持續時間也比較長，這樣便于檢測分析。

3.2 5A、13X填充柱的成分

5A、13X 填充柱里面最主要的成為為分子篩，分子篩是被廣泛應用在氣固色譜分析中的一種比較新型的吸附劑，分子篩又叫泡沸石或是沸石，是硅酸鹽或硅鋁酸鹽的結晶狀態，主要是由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連接而成。媒體成分檢測中氣固色譜中普遍采用方鈉型的4A、5A和八面型的13X 這三種分子篩。方鈉型的4A和5A就是采用前綴數碼將晶體結構加以分類，4A型就表示中A類，4則表示孔徑，其化學式為Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O，硅鋁比為SiO2/ Al2O3≈2，而如果將4A分子篩中大概1/4至3/4 的Na+替換成Ca2+，那么它就變成了5A型的分子篩。其實X類型的分子篩和A型分子篩區別不大，只是X型的分子篩中所含硅鋁值較高而已。如13X型分子篩的化學式為Na2O·Al2O3·（2.8±0.2）SiO2·（6-7）H2O，它的硅鋁比SiO2/AL2O3≈2.6-3.0。分子篩主要是針對永久性氣體，如氧氣、氮氣、一氧化碳、甲烷、氫氣等來進行分析的，分子篩吸收性較強，當它吸入大量的水分后，水分就占用了分子篩的位置，致使分子篩失去活性，而分子篩失去活性后則必須將其重新活化，因此在采用分子篩進行色譜分析時，載氣必須保持干燥。

總之，氣相色譜儀在煤化工中的作用是非常顯著的，因此我們應該合理利用氣相色譜儀對煤氣進行有效分析，確保煤氣中的各種含量都滿足要求，促進煤化工企業的健康發展，進一步推動我國經濟社會的穩定發展。

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作者簡介：溫紹博（1983-），男，河北秦皇島人，本科，助理工程師（化工），研究方向：醫藥企業實驗室儀器分析和藥品含量、有關物質測定方法的研究。endprint