第五章 燃烧产物分析

锅炉测试技术3/25/2024第五章 燃烧产物分析第一节 燃烧产物的取样

第二节 气相色谱分析法3/25/2024第一节 燃烧产物的取样取样点位置尽可能避开有化学反应的位置远离局部阻力件（回流、停滞或泄漏）管道中在垂直管道上取样（水平：分层，弯头：分离）不在管中边界层处取样取样方式

——等速3/25/2024取样装置大→1%~2%，最大不超过5%短→探头附近流线变形长→在炉墙上开较大的孔3/25/2024第二节 气相色谱分析法3/25/2024一、气相色谱分析法的原理色谱法是一种分离技术，将这种分离技术与各种信号检测技术相结合，用于解决分析化学问题的方法，称为色谱分析法。色谱分析法是俄国植物学家茨维特于1906年首先提出来的。他将植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有固体碳酸钙颗粒的竖直玻璃管中，并再从管的上部加入纯的石油醚，任其自由流下。植物色素的抽提液沿玻璃管流动，在管内形成具有不同颜色的色带，每个色带代表不同的色素。所用玻璃管称为色谱柱，管内填装物(碳酸钙)称为固定相，用于淋洗的液体(石油醚)称为流动相。色谱法实质是一种物理分离方法。利用不同的分配系数，当让两相作相对运动时，这些物质就将在两相中发生反复多次的分配，以致使那些分配系数只有微小差异的组分也能产生很大的分离效果，从而使不同组分得到完全的分离。3/25/20241. 气－固色谱的分离原理气－固色谱中常用的固定相是一种多孔、大表面积的固体吸附剂，经研磨成一定大小的颗粒后装入色谱柱。当待测组分由载气携带进入色谱柱后，立即被吸附剂所吸附。由于载气连续不断地流过吸附剂，使吸附着的待测组分又被洗脱下来。此种洗脱下来的现象叫做脱附。

随着载气的流动，待测组分在吸附剂的表面进行反复待测的吸附、脱附过程。

由于待测物质中各个组分的性质不同，即它们在吸附剂上的吸附脱附能力不同，使较难被吸附的组分先脱附，较快地向前移动；而容易被吸附的组分后脱附，在色谱柱中向前移动得慢些。经过一定时间后，待测试样中各个组分就能彼此分离而先后流出色谱柱。3/25/20242. 色谱流出曲线及有关术语CD：基线CHEJDBC：组分峰面积BE：峰高，hHJ：半峰宽，γ1/2OB：保留时间，tROA：死时间，tM调整保留时间t’R，t’R=tR-tM3/25/2024二、气相色谱的系统构成分析单元气路系统进样系统色谱炉色谱柱检测器显示记录单元温度控制系统信号放大系统讯号显示系统数据处理系统3/25/20241. 气路系统载气连续运行，管路密封的系统（气密性、流速稳定性、流量测量准确性）载气H2/N2/He/Ar/Air空压机/高压钢瓶净化、稳压、控制、测量流量选用：取决于选用的检测器和其它因素气路结构单柱单气路：恒温分析双柱双气路：程序升温，并能补偿固定液的流失和使基线稳定3/25/20242. 进样系统把气体或液体样品在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量的加到色谱柱头上，进行色谱分离。进样器气化室作用：将液体试样瞬间气化为蒸气要求：热容量较大 死体积较小 无催化效应即不使样品分解3/25/20243. 气相色谱填充柱效能选择性液体固定相固体固定相固体吸附剂非极性炭质吸附剂中等极性氧化铝强极性硅胶特殊吸附作用分子筛多孔性聚合物3/25/2024色谱柱与柱箱3/25/20244. 检测器浓度型检测器

测量的是载气中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。如热导检测器和电子捕获检测器。质量型检测器 测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间内进入检测器某组分的量成正比。如火焰离子化检测器和火焰光度检测器等。3/25/2024（1）热导检测器（TCD）不同的物质具有不同的热导系数3/25/2024（2）氢焰离子化检测器（FID）火焰离子化检测器是以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离出的组分。3/25/2024FID与毛细管柱连接示意图3/25/2024火焰离子化机理至今还不十分清楚其机理，普遍认为这是一个化学电离过程。有机物在火焰中先形成自由基，然后与氧产生正离子，再同水反应生成H3O+离子。以苯为例，在氢火焰中的化学电离反应如下：3/25/20245. 温度控制系统温度：直接影响色谱柱的选择性、分离效率以及检测器的灵敏度和稳定性。对象气化室色谱柱检测器作用：设定、控制、测量温度色谱炉气化室检测室3/25/2024三、色谱定性分析已知纯物质对未知样品对照分别测已知物和未知物的保留值进行比较将已知物加到未知物中混合后色谱图对应色谱峰高增加保留值保留时间保留指数保留体积相对保留值其他仪器联用红外光谱仪质谱仪3/25/2024四、色谱定量分析定量分析依据

每个组分的重量或浓度与色谱检测器产生的检测响应值，即峰高或峰