第五章 燃燒產(chǎn)物分析

鍋爐測試技術(shù)3/25/2024第五章 燃燒產(chǎn)物分析第一節(jié) 燃燒產(chǎn)物的取樣

第二節(jié) 氣相色譜分析法3/25/2024第一節(jié) 燃燒產(chǎn)物的取樣取樣點位置盡可能避開有化學(xué)反應(yīng)的位置遠離局部阻力件（回流、停滯或泄漏）管道中在垂直管道上取樣（水平：分層，彎頭：分離）不在管中邊界層處取樣取樣方式

——等速3/25/2024取樣裝置大→1%~2%，最大不超過5%短→探頭附近流線變形長→在爐墻上開較大的孔3/25/2024第二節(jié) 氣相色譜分析法3/25/2024一、氣相色譜分析法的原理色譜法是一種分離技術(shù)，將這種分離技術(shù)與各種信號檢測技術(shù)相結(jié)合，用于解決分析化學(xué)問題的方法，稱為色譜分析法。色譜分析法是俄國植物學(xué)家茨維特于1906年首先提出來的。他將植物色素的石油醚抽提液倒入一根裝有固體碳酸鈣顆粒的豎直玻璃管中，并再從管的上部加入純的石油醚，任其自由流下。植物色素的抽提液沿玻璃管流動，在管內(nèi)形成具有不同顏色的色帶，每個色帶代表不同的色素。所用玻璃管稱為色譜柱，管內(nèi)填裝物(碳酸鈣)稱為固定相，用于淋洗的液體(石油醚)稱為流動相。色譜法實質(zhì)是一種物理分離方法。利用不同的分配系數(shù)，當讓兩相作相對運動時，這些物質(zhì)就將在兩相中發(fā)生反復(fù)多次的分配，以致使那些分配系數(shù)只有微小差異的組分也能產(chǎn)生很大的分離效果，從而使不同組分得到完全的分離。3/25/20241. 氣－固色譜的分離原理氣－固色譜中常用的固定相是一種多孔、大表面積的固體吸附劑，經(jīng)研磨成一定大小的顆粒后裝入色譜柱。當待測組分由載氣攜帶進入色譜柱后，立即被吸附劑所吸附。由于載氣連續(xù)不斷地流過吸附劑，使吸附著的待測組分又被洗脫下來。此種洗脫下來的現(xiàn)象叫做脫附。

隨著載氣的流動，待測組分在吸附劑的表面進行反復(fù)待測的吸附、脫附過程。

由于待測物質(zhì)中各個組分的性質(zhì)不同，即它們在吸附劑上的吸附脫附能力不同，使較難被吸附的組分先脫附，較快地向前移動；而容易被吸附的組分后脫附，在色譜柱中向前移動得慢些。經(jīng)過一定時間后，待測試樣中各個組分就能彼此分離而先后流出色譜柱。3/25/20242. 色譜流出曲線及有關(guān)術(shù)語CD：基線CHEJDBC：組分峰面積BE：峰高，hHJ：半峰寬，γ1/2OB：保留時間，tROA：死時間，tM調(diào)整保留時間t’R，t’R=tR-tM3/25/2024二、氣相色譜的系統(tǒng)構(gòu)成分析單元氣路系統(tǒng)進樣系統(tǒng)色譜爐色譜柱檢測器顯示記錄單元溫度控制系統(tǒng)信號放大系統(tǒng)訊號顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3/25/20241. 氣路系統(tǒng)載氣連續(xù)運行，管路密封的系統(tǒng)（氣密性、流速穩(wěn)定性、流量測量準確性）載氣H2/N2/He/Ar/Air空壓機/高壓鋼瓶凈化、穩(wěn)壓、控制、測量流量選用：取決于選用的檢測器和其它因素氣路結(jié)構(gòu)單柱單氣路：恒溫分析雙柱雙氣路：程序升溫，并能補償固定液的流失和使基線穩(wěn)定3/25/20242. 進樣系統(tǒng)把氣體或液體樣品在進入色譜柱前瞬間氣化，然后快速定量的加到色譜柱頭上，進行色譜分離。進樣器氣化室作用：將液體試樣瞬間氣化為蒸氣要求：熱容量較大 死體積較小 無催化效應(yīng)即不使樣品分解3/25/20243. 氣相色譜填充柱效能選擇性液體固定相固體固定相固體吸附劑非極性炭質(zhì)吸附劑中等極性氧化鋁強極性硅膠特殊吸附作用分子篩多孔性聚合物3/25/2024色譜柱與柱箱3/25/20244. 檢測器濃度型檢測器

測量的是載氣中某組分濃度瞬間的變化，即檢測器的響應(yīng)值和組分的濃度成正比。如熱導(dǎo)檢測器和電子捕獲檢測器。質(zhì)量型檢測器 測量的是載氣中某組分進入檢測器的速度變化，即檢測器的響應(yīng)值和單位時間內(nèi)進入檢測器某組分的量成正比。如火焰離子化檢測器和火焰光度檢測器等。3/25/2024（1）熱導(dǎo)檢測器（TCD）不同的物質(zhì)具有不同的熱導(dǎo)系數(shù)3/25/2024（2）氫焰離子化檢測器（FID）火焰離子化檢測器是以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳有機物在火焰中燃燒產(chǎn)生離子，在外加的電場作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強度，檢測被色譜柱分離出的組分。3/25/2024FID與毛細管柱連接示意圖3/25/2024火焰離子化機理至今還不十分清楚其機理，普遍認為這是一個化學(xué)電離過程。有機物在火焰中先形成自由基，然后與氧產(chǎn)生正離子，再同水反應(yīng)生成H3O+離子。以苯為例，在氫火焰中的化學(xué)電離反應(yīng)如下：3/25/20245. 溫度控制系統(tǒng)溫度：直接影響色譜柱的選擇性、分離效率以及檢測器的靈敏度和穩(wěn)定性。對象氣化室色譜柱檢測器作用：設(shè)定、控制、測量溫度色譜爐氣化室檢測室3/25/2024三、色譜定性分析已知純物質(zhì)對未知樣品對照分別測已知物和未知物的保留值進行比較將已知物加到未知物中混合后色譜圖對應(yīng)色譜峰高增加保留值保留時間保留指數(shù)保留體積相對保留值其他儀器聯(lián)用紅外光譜儀質(zhì)譜儀3/25/2024四、色譜定量分析定量分析依據(jù)

每個組分的重量或濃度與色譜檢測器產(chǎn)生的檢測響應(yīng)值，即峰高或峰