PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

第 2卷第 1 9期21 0 1年 2月

低温与特气L w T mp r t r n p c at s s o e e a e a d S e il Ga e u y

Vo 9, N . t2 o1 F b,2 1 e . 01

应用技术

氦离子化检测器 ( D I ) P HD与火焰离子化检测器 ( I ) FD在高纯气体分析中的性能比较方华，周朋云，庄鸿涛( .上海华爱色谱分析技术有限公司，上海 1 20 3;2 04 7 .西南化工研究设计院，成都 6 0 2 125)

摘要：简述了火焰离子化检测器 ( I FD)与氦离子化检测器 ( D I P H D)的结构、工作原理及其应用。通过对高纯气 N、H、A、H、0 r e中杂质分析的比较，显示 G C只需配有一个 P H D即可完成对无机与有机杂质的分析， D I 而且 P H D具有更高的灵敏度、更低的检测限。 D I 关键词：氦离子化检测器；火焰离子化检测器；比较；检测；高纯气体中图分类号：0 5 . 67 7文献标志码：B 文章编号：0770 ( 0 1 0 -0 3 1 10 -8 4 2 1 ) 10 3—0d i1 .9 9 ji n 10 -8 .0 10 . 1 o:0 3 6/.s . 0 77 0 2 1. 10 0 s 4

Co p rs n o r o m a e n Flm e I n z to t c e m a io fPe f r nc s o a o i a in De e t rAnd Pule s ha g e i o s to t c o n s d Dic r e H l um I n a i n De e t r i i

Hi h Pu iy G a g rt sAnay i lssF ANG Hua,ZHOU n y n,ZHUANG n to Pe g u Ho ga

( . hnh i ai ho a gah n yi C . Ld,h g a2 0 3, hn; 1 Sa ga Hua C rm t r yA a s o,t. Sa hi 04 7 C ia o p l s n 2 S u— s C e ia R sa hA dD s nIst e, hnd 12 5 C i . ot Wet hm c eer ei tu C egu6 0 2,hn h l c n g n it a)Ab t a t sr c: e a t l n rd c s t e s u t r s r cp e a d a p c t n o us d ds h re h l m o ia in d t co ri e i t u e

h t cu e,p n i l c o r i n p l a o n p l e ic a g e u in z t ee t r i i i o

n a ei i i e o T ruht o pr o f u t s . p rygso、 2 A、 eO,iso s adf m nzt nd t t . hog ecm a sno eip r e f i ui a f 2 H、 r H、 2 t hw l o ao c e r h i h t m i o hg i h t NGC e u p e ih o e P q i p d w t n DHI a n s e i u i e n lsso —r a i sa d og n c . D C f i t mp r s a ay i fi og n c n ra i s n i hh i t n e rs t s o a DHI e u s h w t tP l h D

h e tr s n i i t,a lw rd t cin l t . s a a b t e sb l e i y o e ee t i s o mi

Ke r s ple ica eh l m i l t nd t t f m nzt nd t t cm a sn d t tn i ui ywod: u ddsh r eu nsi e o l ei i i e c r; o pr o, e i,hg pry s g i o ao c e r; a o a o ee i c e o h tgs a

火焰离子化检测器 ( I与氦离子化检测器 FD)

有石英喷嘴、极化极和收集极。它对几乎所有的有机物均有响应，特别是对烃类，其响应与碳原

(D D)是目前气相色谱法检测气体中杂质最为 P HI常用的两种检测器。两种检测器都能分析检测气体中C O、C C H和 O,但在低含量 ( pm以下 )的 1p分析领域，哪种检测器性能指标更适合，这也是一直很让人困扰的问题。现本文对这两种检测器的原

子数成正比，故有碳计数器之称。它对 H 0、C O、

C S等无机物无响应。由于 C、C: O、C O O是高纯气体中普遍需要控制的杂质，通常采用气相色谱法G—I C FD检测 C O、c的含量。它将经色谱柱分离 o

理及其应用和比对做简单介绍。 火焰离子化检测器 ( I是利用氢火焰作电 FD)离源，使有机物电离，产生微电流而响应的检测器[。它的结构示意图如图 1 1]:主体为

离子室，内

的各成分依次引人催化加氢柱 (化炉 )转，使一氧化碳和二氧化碳发生如下反应定量转化为甲烷，然后用火焰离子化检测器进行测定 J由于 FD对。 I

烃类具有非常好的响应，已广泛应用于各个领域，

收稿日期：2 1-21 001— 2

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

3 4

低温与特气E+ AB—}AB+2e—E+ He— He— He+h v

第 2卷 9() 1 () 2() 3

如化学、化工、药物、农药、法医化学、食品和环境科学等诸多领域 C+ 3: O H三C+4: O H

。 c+ H o H。

He+ AB— —

AB+ e+ He

由于 P H D对无机和有机化合物均有响应， DIc 4 H+2 2 Ho

且均有高灵敏度的响应，应用也越来越广泛。国内的众多研究学者越来越多地利用 P H D来分析各 D I种高纯气体。欧庆瑜等人对 P H D的结构与工作 DI原理做了比较详细的介绍¨。王少楠等人对氦离

子室

子化气相色谱仪的研制与应用做过详细的分析 H 引。张毅等人对高纯氩气中的微量氮做过细致的分

收集极极化极

析¨引。张勤英等人利用高灵敏度的脉冲氦离子检测器分析混合气体中 I、x _ ( r e2引。胡树国等人也对高纯气体中的微量无机杂质做了全面的检测。 梁冰等人利用 P HD对有机物有响应，对痕量的 D I有机化合物进行分析。韩毓旺等人利用 P H D D I来测定变压器油中溶解气及水分 J方华等人将。P H D应用在电子气体——硅烷的分析中 J DI。国外的研究学者在这方面的工作做得更加细致。D .

氢气

图 1 FD的结构示意图 IFi.1 Sr c u e s h mai a r m fFI g tu t r c e t dig a o D c

S ost .Fr h对脉冲放电检测器的理论与应用做了全 y面深入的介绍。 A nod Medna等人利用 af noc rP H D对不同类型化合物相对校正因子的理论计 D IH EL

算与实验测定做了细致的工作。 M x elC aw l .S P A PHI N RE I CAPl I LA RY

H ne人用 P H D对大气中的甲醛进行

分 ut r等 D I

析。Jhne enru arn oansN rads. es等人对具有腐蚀 Iu性的 wF进行了分析 6引。Sn oKm等人利用 ugH i P H D和单柱对天然气中 C~c进行分析 J . D I 5。JLs人利用配有 P HD的 G测定 N aa等 D I C e的含量。Jhn e e u eC n g等人利用 P H D o an s t sd o i Pr n D I

通过双通道对 N,中的微量杂质如 O、N、C F O、图2 P DHI的结构示惫图 DFg 2 S r cu e s h mai ig a fP i. t t r c e t d a r o DHI u c m D

C O、S 6 H、N O、C 4等进行测定。Mak F、C 4 2 F r T oeg .R b re等人用 P HI呼吸气中微量的氢和 D D对

P H D是非破坏性检测器，对无机和有机化 D I

合物均有响应，且均有高灵敏度的正响应…。图 2 为 P H D检测器的结构示意图。其工作原理如下： D IP H D是利用氦气中稳定的、低能耗的脉冲 D I

甲烷进行检测，并与 T D与 FD的组合做了对 C I比引。M.as vnR nbr等人对 N中的 C 2 Jne a esug 2 O、C O、O,利用双毛细管柱和 P HI行了分离与 D D进

直流放电作为电离源，使被测组分电离产生信号。电离过程主要由三部分组成： ( )氦中放电发射 1出 l. 3 5~1. V的连续辐射光进行光电离，这是 7 7e

检测 _ 3。Y oWeu a i n利用 P HD使用中心切割技 j D I术测定高纯气 H、O、 N、 A、H: : r e等中的杂质。

主要的； ( )被高压脉冲加速的电子直接电离组 2

本文利用配有 FD的 G I C通过用不同气体作载气来分析各种高纯气体中的杂质，同时用配有P H D的 G D I C对各种高纯气体中的各种杂质进行检测，并对两种检测器的性能做比较。

分 A,产生信号，或直接电离载气和杂质产生基 B流； ( )亚稳态氦与组分反应电离产生信号，或 3与杂质反应电离产生基流。产生信号的电离反应如下：

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第1期

方华，等：氦离子化检测器 (D I)与火焰离子化检测器(I ) P HD F

在高纯气体分析中的性能比较 D

3 5

1实验部分 1 1仪器 .

转化炉温：3 0o 6 C13 2流程图 ..定量管

分析方案 1 G - 9 6 C -50通用气相色谱仪配置 N转化炉和 FD检测器。 i I

分析方案 2 G -96一G氦离子气相色谱仪 C- 5 0H配置 H e纯化器和 P HI D D检测器 ( I I。 V C ) 12标准气体 .

标准气体见表 1~。 5表 1标准气体 (平衡气：N ) T b Sad r a a l 1 t adG s(b l cdgs N ) e n aa e a: 2 n组分名称 H 2 O 2 C4 C C2 H O O

图 3 FD气相色谱流程示意图 IF g 3 D a r m fg s c r ma o r p y o F D i. ig a o a h o tg a h f I

14实验分析方案 2 . 14 1 P H D色谱工作条件 . . D I

浓度/ 0 1— 94 .8

1 .0 9 7 9 9 9 9 0 2 .5 .6 .2

载气：氦气流速：5 0—10m 0 L

表 2标准气体 (平衡气：H ) T be2 Sa dr a a l t adG s(b l c dg s 2 n a n e a:H ) a组分名称 O 2 N 2 C H C C2 O O

检测器温度：10℃ 5炉温：6 0℃14 2流程图 ..

浓度/ 0 1. 0 1 .0 1.0 9 7 9 8 1~ 05 0 6 0 2 . 6 . 2

表 3标准气体 (平衡气：A ) rT be3 S n adG s(bl cdgs r a l t d r a a a n e a:A ) a

表 4标准气体 (平衡气：He )T be S n adG s(b l c dgs e a l 4 t dr a a aa e a:H ) n组分名称 H 2 O 2 N C 4 C C 2 2 H O O

浓度/ 0 1. 9 9 9 0 1. 1. 1. 1~ 0 1 . 6 . 8 0 3 04 06

表 5标准气体 (平衡气：0 ) T be5 Sa dr a a l t adG s(b ac dg s 2 n l a n e a:O )组分名称 H 2 N 2 A C 4 C C 2 r H O O

浓度/0— 9 6 9 8 9 4 1. 9 6 9 6 1 . 0 . 1 . 1 0 0 .9 .8

图4 D I P H D气相色谱流程示意图F g 4 D a r a h o t

g a h P i. ig a o g s c r mao p y o DHI m f r f D

13实验分析方案 1 .

13 1 FD色谱工作条件 . . I

2计算方法采用峰面积定量，用外标法计算结果。结果计 算见公式 ( ) 1。A

载气：N,,A 2 H2 r流速：3 L 0m

检测器温度：10℃ 5

色谱柱：T X 0 D一1炉温：6 O℃

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3 6

低温与特气2 0 0

第 2卷 9

式中，

为样品气中被测组分的含量；A为样品 一一~ 气中被测组分的峰面积；为标准样品中相应已 /-

8苎{

删

知组分的含量；A为标准样品中相应已知组分的00

t

峰面积。

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占嚣Ur 一

一 ~~ooo, 0.0 9 18 0 270 . 36 0 45 0 540 63 0

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3实验结果 3 1实验方案 1 .分析结果3 1 1分析谱图 . .

72 ,0

8 1 0

图 8 FD检测 H+ O+ N+ C+ C+ C 2 I 2 2 2 H4 O O

(平衡气：H )标准气谱图 e

一一

3 1 1 1载气：A . .. r

Fg8 C r t rm o ad r blne i. ho o a f t a gs( a cd ma g sn d~ a a gs H )o+ O+ N+ C 4 C+ C 2 yFD a: e f H2 2 2 H+ O O I b

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2+ H4 2图 5~ D检测一O+ C+ C+ C 2 % l加 一 H+ 2 H4 F一2 I O叫㈣ 一一 _图 9 FD检测 H N2+Ar+ C+ CO+ CO O 一 I㈠二 l ! 一 (衡气：O )标准气谱图平 (衡气：N )标准气谱图平：一一 Fg9 C r t rm o ad r a (a ne i ho o a f t a gs bl cd . ma g sn d a Fg5 C rm t rm o adr a bl cd i ho a ga f t a gs(

a ne . o sn d a gs O )0 2 N+ r+ C 4 C+ C 2 yFD a: 2 f+ 2 A H H+ O O I b gs 2 f 2 O+ C 4 C+ C 2 yFD a:N )o+ 2 H H+ O O I b

3 1 12载气：H ... 2。一

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图 6 FD检测 0+ N I 2 2+ C 4 C+ C 2 H+ O O (衡气：H )标准气谱图平 Fg6 C rm t rm o adr a bl cd i ho a ga f t a gs(a ne . o sn d a

图 1 FD检测 H+ 0+ C 4+ C+ C 2 0 I 2 2 H O O(衡气：N )标准气谱图平 Fg1 C rm t r f t d r a blne i 0 ho a ga o a a gs( a cd . o m sn d a

gs 2 f 2 N+ C 4 C+ C 2 yFD a:H )o O+ 2 H+ O O I b20 0 0’ n 0

g: 2 o 2 O+ C 4 C+ C 2 yFD a N )f+ 2 s H H+ O O I b

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图 7 FD检测 H+ N+ C 4 C+ C 2 I 2 2 H+ O O(衡气：A )标准气谱图平 r Fg7 C r a ga f t dr a blne i ho t rm o s n a gs(a cd . m o a d a

图 1 FD检测 O+ N+ C 4 C+ C 2 1 I 2 2 H+ O O (衡气：H )标准气谱图平Fg1 C rm t rm o ad r gs( a ne i . 1 ho a ga f t a a bl cd o sn d a gs H )o 2 N+ C 4 C+ C 2b I a: 2 f+ 2 O H+ O O yFD

gs A )o H+ N+ C 4 C+ C 2 yFD a: r f 2 2 H+ O O I b

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

第l期

方华，等：氦离子化检测器 ( D I)与火焰离子化检

测器( I) PHD F在高纯气体分析中的性能比较 D㈨

3 7

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…㈣一~

一

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27 0

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图 1 FD检测 H+ N+ C 4 C+ C 2 2 I 2 2 H+ O O (平衡气：A )标准气谱图 r Fg 1 C rm t rm o adr a blne i 2 ho a ga f t adgs(a cd . o sn a gs A f 2 N+ C 4 C+ C 2 yFD a: r + 2 J H o H+ O O I b

图 1 FD检测 O+ N+ C 4+C+ C 2 6 I 2 2 H O O (平衡气：H )标准气谱图 Fg1 C r tga f tn a a blne i.6 ho or o s dr gs( a cd ma m a d a gs 2 f 2 N+ C 4 C+ C 2 yFD a:H )0+ 2 O H+ O O I b

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一一一一 ∞肿肿姒一 图 1 FD检测 H+ N+ C 4 C+ C 2 7 I 2 2 H+ O O

一

一一一 (平衡气：A )标准气谱图 rFg1 C rm t rm o adr a bl cd i 7 ho a ga f t adgs( a n e . o sn a

图 1 FD检测 H+ O+ N+ C 4 C+ C 2 3 I 2 2 2 H+ O O (衡气：H )标准气谱圈平 e Fg 1 C r t r f t d r a blne i 3 ho o a o a a gs( a cd . ma g m sn d a gs H )0 2 O+ N+ C 4 C+ C 2 yFD a: e f+ 2 H 2 H+ O O I b

gs A )o 2 N+ C 4 C+ C 2 yFD a: r f+ 2 H H+ O O I b

图 1 FD检测 H+ N A+ C+ C+ C 2 4 I 2 2+ r H4 O O (衡气：0 )标准气谱图平 Fg1 C rm t rm o adr a bl cd i.4 ho a ga f t adgs(a ne o sn ags O )o 2 N+A+ C 4 C+ C 2 yFD a: 2 f+ 2 r H H+ O O I b

图 1 FD检钡 2 0+ N+ C 4 C+ C 2 8 I 9+ 2 H 2 H+ O O (平衡气：H )标准气谱图 e Fg 1 C rm t r f t dr a blne

i 8 . ho a ga o a a gs( a cd o m sn d a gs H )o H+ O a: e f 2 2+ N+ C 4 C+ C 2 yFD 2 H+ O O I b1

3 1 I3载气：N ... 2

;

I

lO0 0 09 0 0 18 27 0 3.0 6 4 0 5 540 63O 72 0 81 0

圈 1 FD检测 H2 O+ C 4 C+ C 2 5 I+ 2 H+ O O

【衡气：N )标准气谱图平Fg 1 C rma ga f tn adg s( a n e i 5 ho t r o s d r a bl c d . o m a a

图 1 FD检测 H+ N+A 9 I 2 2 r+ C 4 c+ C 2 H+ 0 O (平衡气：0 )标准气谱图 2Fg 1 C r t rm o adr blne i 9 ho o a f tnadgs( a cd . ma g s a gs 2 f 2 N A+ C,+ C+ C 2 yFD a:O )0+ 2+ H H O O I b

gs N ) 0 H+ 0 a: 2 f 2 2+ C 4 C+ C 2 yFD H+ O 0 I b

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

3 83 1 2分析数据 ..

低温与特气 3 1 2 1载气：A . .. r

第 2卷 9

表 6 FD检测 H+ O+ C+ C+ C 2( I 2 2 H4 O O平衡气：N )标准气分析结果 2

T be6 T s rsl f t dr a b a cdgs N )0 al et eut o s n adg s( a ne a: 2 f s a lH2+ O2+ CH4+ CO+ CO2b D y FI

表 7 FD检测 O+ N+ C 4 C+ C 2( I 2 2 H+ O O平衡气：H )标准气分析结果 2T be T s rsl f t d r a blne a: 2 f al 7 et eut o a adgs( aacdgs H )o s snO2+ N24 -CH44 CO 4 CO2b I - - y F D

表 8 FD检测 H+ N+ C 4 C+ C 2( I 2 2 H+ O O平衡气：A )标准气分析结果 r T l 8 T s rsl f tn adgs( a n e a: r f b a e eteu so s dr a bl c dgs A )o t a aH24 N2+ CH44 CO 4 CO2b I - - - y F D

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

第1期

方华，等：氦离子化检测器 (D I)与火焰离子化检测器(I) PHD FD在高纯气体

分析中的性能比较表 9 FD检测 H+ 0+ N+ C+ C+ C 2 ( I 2 2 2 H O O平衡气：H )标准气分析结果 eT be9 T s rsl f tn adg s( aacdgs H )0 al et eut o a dr a b l e a: e f s s nH2+ 02- 4 -N2+ CH4+ CO+ CO2b D y FI

3 9

表 1 FD检测 H+ N+ r+ C 4 C+ C 2 ( 0 I 2 2 A H+ O O平衡气：0 )标准气分析结果 2T be1 T s rsl f tn adg s( aacdgs O )o al 0 et eut o a dr a b l e a: 2 f s s nH2+ N2+Ar+ CH4+ CO+ CO2b I y F D

3 1 2 2载气：H ... 2表 1 FD检测 H2 O+ C 4 C+ C 2 ( 1 I+ 2 H+ O O平衡气：N )标准气分析结果 2T be1 T s rsl f t dr a b l cdg s N )o a l et eu so a adg s( a n e a: 2 f 1 t sn aH2+ 02+ CH4+ CO+ CO2b D y FI

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

低温与特气

第 2卷 9

表 1 FD检测 O+ N+ C 4 c+ C 2( 2 I 2 2 H+ O O平衡气：H )标准气分析结果 2T be1 T s rsl f t dr a b l cdgs H )o a l 2 et eut o a adg s( a ne a: 2 f s sn aO2+ N2+ CH4+ CO+ CO2by F D I

表 1 FD检测 H+ N+ C 4 C+ C 2( 3 I 2 2 H+ O O平衡气：A )标准气分析结果 rT be1 T s rsl f t dr a bl cdgs A )o a l 3 et eut o a adgs( a e a: r f s s n n aH2+ N2+ CH4+ CO+ CO2b D y FI

表 1 FD检测 H+ O+ N+ C 4 C+ C 2 ( 4 I 2 2 2 H+ O O平衡气：H )标准气分析结果 eT be1 T s rsl f tn a a b l cdgs e f a l 4 eteu so s dr gs(aa e a:H )0 t a d nH2+ O2+ N2+ CH4+ CO+ CO2b D y FI

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

第1期

方华，等：氦离子化检测器 (D I)与火焰离子化检测器(I) PHD FD在高纯气体分析中的性能比较表 1 FD

检测 H+ N+A 5 I 2 r+ C 4 C+ C 2 ( H+ O O平衡气：0 )标准气分析结果 2T be1 T s rsl f tn adgs( a ne a: 2 f al 5 et eut o a dr a b l cdgs O )o s s aH2+ N2+Ar+ CH4+ CO+ CO2b I y F D

4 1

3 12 3载气：N ... 2

表 1 FD检测 H+ 0+ C 4 C+ C 2 ( 6 I 2 2 H+ O O平衡气：N )标准气分析结果 2T be1 T s rsl f t dr a b l cdgs N )o a l et eut o a adg s( a n e a: 2 f 6 s sn aH2+ O2+ CH4+ CO+ CO2b D y FI

表 1 FD检测 O+ N+ C 4 C+ C 2 ( 7 I 2 2 H+ O O平衡气：H )标准气分析结果 2T be1 T s r ut o a dr a blne a:H )o a l 7 et e l f tn adgs( a cdgs 2 f s s s aO2+ N2+ CH4+ CO+ CO2b D y FI

PDHID与FID在高纯气体分析中的性能比较

4 2

低温与特气

第2卷 9

表 1 FD检测 H+ N+ C 4 C+ C 2( 8 I 2 2 H+ O O平衡气：A )标准气分析结果 r T be1 T s rsl f t d r gs( a ne a: r f al et eut o s n ad a bl cdg s A )o 8 s a aH2+ N2+ CH4+ CO+ CO2b I yFD

表 1 FD检测 H+ O+ N+ C C+ C 2 ( 9 I: 2 2 H+ 0 O平衡气：H )标准气分析结果 eT be1 T s rsl f t dr a bln e a: e o al 9 et eut o a adgs( a cdg s H ) f s sn aH2+ O2+ N2+ CH- 4+ CO+ CO2b I y F D

表 2 FD检测 H+ N+A 0 I 2 2 r+ C 4 C+ C 2 ( H+ 0 O平衡气：O )标准气分析结果 2" be2 T s rsl f tn adgs( a n e a: 2 f F l 0 eteut o s dr a bl cdgs O )o a s a aH2+ N2+Ar+ CH4+ CO+ CO2b I y F D

作者简介：

方华， 1 2男， 9年毕业于上海大 9学化学化工系，年来均从多事色谱分析工作。

【未完待续】

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g9lm.html