專利名稱：二氧化碳中苯、總烴、甲烷和co連續(xù)在線分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于二氧化碳中微量苯、總烴、甲烷和一氧化碳連續(xù)在線監(jiān)測(cè)的 氣相色譜分析裝置，具體地說(shuō)，涉及一種采用自動(dòng)平面閥完成樣品進(jìn)樣、組分反吹的多維氣 相色譜法二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置。
背景技術(shù)：
二氧化碳中微量苯、總烴、甲烷和一氧化碳是GB 10621-2006《食品添加劑液體二 氧化碳》中規(guī)定檢測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)，是評(píng)價(jià)二氧化碳是否滿足食品添加劑技術(shù)要求的主 要指標(biāo)，其技術(shù)要求分別為苯彡0.02X10_6;總烴(以甲烷計(jì))彡50X10_6(其中非甲烷烴 不超過(guò)20X10_6)；—氧化碳< 10X10_6。目前的分析技術(shù)為微量苯采用活性碳吸附濃縮， 高溫解析進(jìn)樣色譜分析，濃縮和解析需要人工操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。目前，可口可樂(lè)和百事可樂(lè)等公司對(duì)食品級(jí)二氧化碳的采購(gòu)采取認(rèn)證制度，要求 生產(chǎn)廠家在線對(duì)二氧化碳中微量苯、總烴、硫化物總量進(jìn)行分析?，F(xiàn)有技術(shù)，沒(méi)法解決二氧化碳中微量苯小于0.02X10—6的樣品不進(jìn)行濃縮而直接 進(jìn)樣的在線分析方法，大都使用樣品濃縮的方法進(jìn)樣，以降低儀器檢測(cè)限的技術(shù)要求。同 時(shí)，對(duì)總烴、甲烷和一氧化碳的分析也無(wú)法使用一臺(tái)氣相色譜儀完成，多采用2臺(tái)或3臺(tái)儀 器才能完成微量苯、總烴、甲烷和一氧化碳的分析。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10621-2006《食品添加劑液體二氧化碳》(簡(jiǎn)稱食品級(jí)二氧化碳) 的要求，對(duì)苯的限量要求< 20ppb，標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定是采用取樣3 5mL直接進(jìn)樣法，這就對(duì)儀 器FID檢測(cè)器的靈敏度要求較高，市場(chǎng)上現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)化儀器，往往靈敏度達(dá)不到要求而無(wú)法 檢測(cè)?，F(xiàn)有技術(shù)多引用對(duì)室內(nèi)空氣中微量苯和TVOC的檢測(cè)原理，利用Tenax TA吸附劑 吸附濃縮二氧化碳?xì)庵械奈⒘勘?，提高進(jìn)入色譜儀分析的苯組份的絕對(duì)量，就可以比較容 易使得氣相色譜儀有足夠的方法檢測(cè)靈敏度來(lái)分析二氧化碳?xì)庵械奈⒘勘健Ｍㄟ^(guò)調(diào)節(jié)一定 的流量(50 lOOmL/min)，讓二氧化碳樣品氣流過(guò)吸附管，苯組份被Tenax Ta吸附劑富集 吸附，二氧化碳不被吸附而排空。吸附一定的體積(0.3-1L)樣品氣后，通過(guò)熱解吸直接進(jìn) 入氣相色譜儀分析，從而達(dá)到能夠測(cè)定二氧化碳中微量苯的目的。這樣，分析微量苯就需要1臺(tái)配氫火焰檢測(cè)器(FID)的氣相色譜儀。二氧化碳中一氧化碳的分析需要配甲烷化轉(zhuǎn)化爐，首先把一氧化碳和二氧化碳在 氫氣的存在下，使用鎳催化劑在360 380°C溫度下把一氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷后通過(guò)FID檢測(cè) 器檢測(cè)，但由于色譜柱分離和二氧化碳濃度過(guò)高，雖然可同時(shí)分析甲烷，一個(gè)分析周期往往 需要10 20分鐘以上。微量非甲烷總烴采用一根空柱或裝填不對(duì)組分進(jìn)行任何分離的玻璃微球類色譜 柱，對(duì)含甲烷在內(nèi)的所有碳?xì)浠衔镞M(jìn)行分析。氣相色譜技術(shù)經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)成為一種廣泛使用，用于液體和氣體 樣品的分析方法；到了現(xiàn)階段，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前，氣相色譜儀的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，可靠性也越來(lái)越高，其實(shí)驗(yàn)室儀器與工業(yè)在線儀器并無(wú)明顯區(qū)別，有的儀器已經(jīng)實(shí) 現(xiàn)液體樣品的無(wú)人值守、自動(dòng)分析及完成分析數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)生成分析報(bào)告。但其設(shè)計(jì)目的 是要求人為干預(yù)，比如液體樣品事先放入自動(dòng)進(jìn)樣器樣品盤，給定分析方法。但對(duì)于氣體樣 品的連續(xù)在線分析還需要人為給定啟動(dòng)信號(hào)，儀器才能開(kāi)始工作。通常，氣相色譜儀由下面幾個(gè)部分組成氣路系統(tǒng)包括載氣和檢測(cè)器所用的氣體，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以用電子流量的數(shù)字化 控制。本發(fā)明使用氮?dú)庾鲚d氣。進(jìn)樣系統(tǒng)其作用是有效地把樣品導(dǎo)入色譜柱進(jìn)行分離，如平面六通進(jìn)樣閥、注射 進(jìn)樣口(填充柱、分流/不分流等)，以及裂解、柱頭、頂空等輔助進(jìn)樣方式。本發(fā)明采用自 動(dòng)氣動(dòng)平面六通閥及十通閥(帶反吹)進(jìn)樣方式。色譜柱系統(tǒng)包括柱溫度控制、色譜柱以及與進(jìn)樣系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)的連接。本發(fā)明采 用六通和十通平面閥切換色譜柱完成各待測(cè)組分的分離。檢測(cè)系統(tǒng)用檢測(cè)器檢測(cè)色譜柱分離后流出待測(cè)組分，如熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)、氫火焰 離子化檢測(cè)器(FID)、氮磷檢測(cè)器(NPD)等。本發(fā)明使用兩個(gè)氫火焰離子化檢測(cè)器，同時(shí)儀 器對(duì)苯的檢測(cè)限要不低于lXlO—^g/s。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)即對(duì)待測(cè)組分在檢測(cè)器上產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行處理，畫出色譜圖，并 獲得相應(yīng)的定性定量數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)由時(shí)間程序控制進(jìn)樣系統(tǒng)中氣動(dòng)六通和十通閥的開(kāi)關(guān)時(shí)間，外部控制系 統(tǒng)控制色譜儀分析程序的啟動(dòng)。除了色譜儀分析程序的啟動(dòng)由外部控制，其它程序全部由 色譜儀和色譜工作站預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)完成(包括色譜數(shù)據(jù)采集處理、色譜柱溫度程 序、閥啟動(dòng)關(guān)閉時(shí)間程序、數(shù)據(jù)輸出等)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種二氧化碳 中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置，可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在 線分析。本發(fā)明二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置，包括載氣管、第一六 通平面閥、第二六通平面閥、十通平面閥、第一 第四色譜柱、甲烷化轉(zhuǎn)化管、氣相色譜儀；所述氣相色譜儀配有第一氫火焰檢測(cè)器(FID Α)和第二氫火焰檢測(cè)器(FIDB)；所述第一六通平面閥、第二六通平面閥的六個(gè)通口均逆時(shí)針按順序編號(hào)通口 一 通口六；十通平面閥的十個(gè)通口逆時(shí)針按順序編號(hào)通口一 通口十；其特征是所述載氣管分為三路，分別聯(lián)接第一六通平面閥的通口五、十通平面閥的通口四 和通口七；十通平面閥的通口 一與通口八之間接有第一定量管，十通平面閥的通口五與通口 二之間接第三色譜柱；十通平面閥的通口九接第一六通平面閥的通口一 ；十通平面閥的通 口六與第二氫火焰檢測(cè)器之間依次串接第四色譜柱、甲烷化轉(zhuǎn)化管；十通平面閥的通口十 接待測(cè)樣氣；第一六通平面閥的通口三與通口六之間接有第二定量管，第一六通平面閥的通口
4四接第二六通平面閥的通口五；第二六通平面閥的通口三與通口四之間接第二色譜柱，第二六通平面閥的通口一 與通口六之間接第一色譜柱；第二六通平面閥的通口二接第一氫火焰檢測(cè)器。本發(fā)明可以通過(guò)一個(gè)外部時(shí)間繼電器定時(shí)啟動(dòng)色譜程序，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀 用于在線、連續(xù)分析和自動(dòng)采樣、進(jìn)樣、樣品反吹、色譜柱切換等功能，達(dá)到在線工業(yè)色譜儀 的功能。一臺(tái)配雙氫火焰檢測(cè)器的氣相色譜儀，可同時(shí)在線分析二氧化碳中微量苯、甲烷、 一氧化碳和總有機(jī)烴等組分。


圖1、是本發(fā)明二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置結(jié)構(gòu)示意圖(各 平面閥處于OFF狀態(tài))。圖2、是本發(fā)明二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置結(jié)構(gòu)示意圖(各 平面閥處于ON狀態(tài))。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。如圖1、2所示二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置，包括兩個(gè)載氣管(al、a2)、第 一六通平面閥bl、第二六通平面閥b2、十通平面閥b3、第一 第四色譜柱(cl、c2、c3、c4)、 甲烷化轉(zhuǎn)化管d、氣相色譜儀；所述氣相色譜儀配有第一氫火焰檢測(cè)器(FID Α)和第二氫火焰檢測(cè)器(FIDB)；所述第一六通平面閥、第二六通平面閥的六個(gè)通口均在閥盤面上逆時(shí)針按順序編 號(hào)通口一 通口六(閥盤標(biāo)記1 6)；十通平面閥的十個(gè)通口在閥盤面上逆時(shí)針按順序 編號(hào)通口一 通口十(閥盤標(biāo)記1 10)；載氣管分為三路，分別聯(lián)接第一六通平面閥的通口五、十通平面閥的通口四和通 口七；十通平面閥的通口 一與通口八之間接有第一定量管al，十通平面閥的通口五與通 口二之間接第三色譜柱；十通平面閥的通口九接第一六通平面閥的通口一 ；十通平面閥的 通口六與第二氫火焰檢測(cè)器之間依次串接第四色譜柱、甲烷化轉(zhuǎn)化管；十通平面閥的通口 十接待測(cè)樣氣；第一六通平面閥的通口三與通口六之間接有第二定量管a2，第一六通平面閥的通 口四接第二六通平面閥的通口五；第二六通平面閥的通口三與通口四之間接第二色譜柱，第二六通平面閥的通口一 與通口六之間接第一色譜柱；第二六通平面閥的通口二接第一氫火焰檢測(cè)器。1、色譜柱系統(tǒng)①采用高純氮做載氣，經(jīng)減壓閥減壓到0. 5MPa，分三路經(jīng)穩(wěn)流穩(wěn) 壓裝置進(jìn)入進(jìn)樣口 A、AUXl、AUX2。②采用高純氫做燃?xì)夂图淄榛D(zhuǎn)化氣，分兩路分別進(jìn)入第 一氫火焰檢測(cè)器和甲烷化轉(zhuǎn)化管。③無(wú)油壓縮空氣分別進(jìn)入第一氫火焰檢測(cè)器FID A和第 二氫火焰檢測(cè)器FID B。④第一路氮?dú)饨?jīng)進(jìn)樣口 A進(jìn)第一六通平面閥的通口五，從第一六通 平面閥的通口四出進(jìn)入第二六通平面閥的通口五，從第二六通平面閥的通口四出，經(jīng)過(guò)第二色譜柱后進(jìn)第一氫火焰檢測(cè)器FID A0第二路氮?dú)饨?jīng)AUXl進(jìn)入十通平面閥的通口七，從 十通平面閥的通口六出，經(jīng)第四色譜柱后進(jìn)入甲烷化轉(zhuǎn)化管，然后進(jìn)第二氫火焰檢測(cè)器FID B。第三路氮?dú)饨?jīng)AUX2進(jìn)十通平面閥的通口四，經(jīng)第三色譜柱后從十通平面閥的通口三排空。2、色譜柱第一色譜柱選不銹鋼色譜柱，柱長(zhǎng)1米，內(nèi)徑2. 1毫米，填料為60 80 目玻璃微球；第二色譜柱選不銹鋼色譜柱，柱長(zhǎng)2米，內(nèi)徑2. 1毫米，填料為20% SE-30/紅 色6201擔(dān)體60 80目；第三色譜柱選不銹鋼色譜柱，柱長(zhǎng)2米，內(nèi)徑2.1毫米，填料為高 分子聚合物Porapak Q 60 80目；第四色譜柱選不銹鋼色譜柱，柱長(zhǎng)1. 5米，內(nèi)徑2. 1毫 米，填料為13X分子篩60 80目。3、標(biāo)準(zhǔn)氣/樣品氣氣路待測(cè)樣氣經(jīng)十通平面閥的通口十進(jìn)，經(jīng)十通平面閥的通 口一、第一定量管al從十通平面閥的通口九進(jìn)第一六通平面閥的通口一，經(jīng)第二定量管 a2，從第一六通平面閥的通口 二排空。色譜柱箱設(shè)定100°C，恒溫，等待儀器穩(wěn)定；標(biāo)準(zhǔn)/樣品氣經(jīng)十通平面閥的通口十 進(jìn)入，經(jīng)上述標(biāo)準(zhǔn)/樣品氣氣路，從第一六通平面閥的通口二排空。5、標(biāo)準(zhǔn)氣分析過(guò)程由外部時(shí)間程序部件啟動(dòng)色譜儀程序，十通平面閥由off轉(zhuǎn) 到on狀態(tài)，第一定量管al中的標(biāo)準(zhǔn)氣由載氣推動(dòng)，進(jìn)入第三色譜柱，標(biāo)準(zhǔn)氣中的甲烷和一 氧化碳經(jīng)第三色譜柱分離后率先由十通平面閥的通口五經(jīng)通口六進(jìn)入第四色譜柱，一氧化 碳和甲烷完全從第三色譜柱流出進(jìn)入第四色譜柱，而主組分二氧化碳還在第三色譜柱時(shí)， 十通平面閥由on再轉(zhuǎn)到off (第一六通平面閥在同一時(shí)間由off轉(zhuǎn)到on狀態(tài))，經(jīng)十通平 面閥的通口四，從十通平面閥的通口五由載氣把第三色譜柱中的二氧化碳等帶入十通平面 閥的通口二，再?gòu)氖ㄆ矫骈y的通口三反吹放空排出。由于第一六通平面閥在同一時(shí)間由 off轉(zhuǎn)到on狀態(tài)，第二定量管a2中的標(biāo)準(zhǔn)氣由載氣推動(dòng)，帶入經(jīng)第一六通平面閥的通口三、 通口四、第二六通平面閥的通口五、通口四進(jìn)入第二色譜柱，在第二色譜柱苯經(jīng)分離后進(jìn)入 第一氫火焰檢測(cè)器FID A檢測(cè)。第二定量管a2中標(biāo)準(zhǔn)氣完全流出后，第一六通平面閥由on 轉(zhuǎn)到off狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙ㄆ矫骈y中的苯和其他雜質(zhì)完全流出后，第二六通平面閥由off 轉(zhuǎn)到on狀態(tài)，第一六通平面閥再次由off轉(zhuǎn)到on狀態(tài)，第二定量管a2中的標(biāo)準(zhǔn)氣由載氣 推動(dòng)，由第一六通平面閥通口三、通口四、第二六通平面閥通口五、通口六進(jìn)入第一色譜柱， 標(biāo)準(zhǔn)氣中的總烴不分離直接進(jìn)入第一氫火焰檢測(cè)器FID A檢測(cè)。待總烴在第一氫火焰檢測(cè) 器上完成檢測(cè)后，第一六通平面閥和第二六通平面閥轉(zhuǎn)到off狀態(tài)，等待下一次運(yùn)行。6、標(biāo)準(zhǔn)氣分析完成后，儀器經(jīng)校準(zhǔn)，樣品氣的分析方法同前述標(biāo)準(zhǔn)氣分析過(guò)程。7、外部時(shí)間程序部件，具體的說(shuō)就是就是利用商品的時(shí)間程序繼電器定時(shí)、定周 期的實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的閉合和斷開(kāi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)氣相色譜儀分析程序的周期運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)在線、 連續(xù)的樣品分析。也可以通過(guò)在計(jì)算機(jī)上編制一個(gè)時(shí)間程序，由計(jì)算機(jī)的串口(COM 口)控 制外部繼電器的閉合和斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定周期啟動(dòng)氣相色譜儀的分析程序而實(shí)現(xiàn)連續(xù)在 線的分析。本發(fā)明利用不同特性的色譜柱組合，用一種十通閥完成進(jìn)樣和反吹操作，甲烷、一 氧化碳與二氧化碳的分離進(jìn)入下一根色譜柱，同時(shí)二氧化碳經(jīng)反吹放空，而不干擾甲烷和 一氧化碳的測(cè)定；用兩只六通閥，分別完成進(jìn)樣、色譜柱切換；同時(shí)測(cè)定苯和總烴。利用外部時(shí)間繼電器周期動(dòng)作完成色譜儀的周期運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線分析，同時(shí)利用色譜工作站的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)數(shù)據(jù)保存、自動(dòng)打印功能。利用局域網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和自動(dòng)報(bào)警。
權(quán)利要求
二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置，包括載氣管、第一六通平面閥、第二六通平面閥、十通平面閥、第一～第四色譜柱、甲烷化轉(zhuǎn)化管、氣相色譜儀；所述氣相色譜儀配有第一氫火焰檢測(cè)器和第二氫火焰檢測(cè)器；所述第一六通平面閥、第二六通平面閥的六個(gè)通口均逆時(shí)針按順序編號(hào)通口一～通口六；十通平面閥的十個(gè)通口逆時(shí)針按順序編號(hào)通口一～通口十；其特征是所述載氣管分為三路，分別聯(lián)接第一六通平面閥的通口五、十通平面閥的通口四和通口七；十通平面閥的通口一與通口八之間接有第一定量管，十通平面閥的通口五與通口二之間接第三色譜柱；十通平面閥的通口九接第一六通平面閥的通口一；十通平面閥的通口六與第二氫火焰檢測(cè)器之間依次串接第四色譜柱、甲烷化轉(zhuǎn)化管；第一六通平面閥的通口三與通口六之間接有第二定量管，第一六通平面閥的通口四接第二六通平面閥的通口五；第二六通平面閥的通口三與通口四之間接第二色譜柱，第二六通平面閥的通口一與通口六之間接第一色譜柱；第二六通平面閥的通口二接第一氫火焰檢測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種二氧化碳中苯、總烴、甲烷和CO連續(xù)在線分析裝置，其中氣相色譜儀配有兩個(gè)氫火焰檢測(cè)器。包括載氣管、第一六通平面閥、第二六通平面閥、十通平面閥、第一～第四色譜柱、甲烷化轉(zhuǎn)化管、氣相色譜儀。本發(fā)明利用不同特性的色譜柱組合，用一種十通閥完成進(jìn)樣和反吹操作，甲烷、一氧化碳與二氧化碳的分離進(jìn)入下一根色譜柱，同時(shí)二氧化碳經(jīng)反吹放空，而不干擾甲烷和一氧化碳的測(cè)定；用兩只六通閥，分別完成進(jìn)樣、色譜柱切換；同時(shí)測(cè)定苯和總烴。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀用于在線、連續(xù)分析和自動(dòng)采樣、進(jìn)樣、樣品反吹、色譜柱切換等功能。可同時(shí)在線分析二氧化碳中微量苯、甲烷、一氧化碳和總有機(jī)烴等組分。
文檔編號(hào)G01N35/02GK101923098SQ20101025762
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者林培川, 陳軍 申請(qǐng)人:南京特種氣體廠有限公司