專利名稱：一種定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雜質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
六氟化硫(SF6)氣體具有不燃燒、優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能，目前被廣泛用于高壓/超高壓/特高壓電器(如斷路器、GIS等)中。雖然SF6氣體的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定且其純氣體無毒無害，但在生產(chǎn)和使用過程中常帶入一定雜質(zhì)，此外在大功率電弧沖擊、高溫、高能離子等作用下其本身會(huì)發(fā)生分解且可與其它雜質(zhì)反應(yīng)而產(chǎn)生若干產(chǎn)物。其中某些雜質(zhì)組分毒性較大，會(huì)嚴(yán)重危害人生健康及設(shè)備安全，因此必須對(duì)出廠及使用過的SF6氣體中的微量/痕量雜質(zhì)實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)。
關(guān)于SF6氣體中雜質(zhì)的檢測(cè)方法有過一些報(bào)道，有一些使用的是填充柱、熱導(dǎo)檢測(cè)器(IOD)/火焰光度檢測(cè)器(FPD)雙檢測(cè)器串聯(lián)氣相色譜法，這些方法不足之處主要有1)、需要手動(dòng)切換對(duì)SF6進(jìn)行放空，以避免FH)熄火；2)、需要兩次進(jìn)樣，操作相對(duì)繁瑣；3)、對(duì)含硫氟化物的檢測(cè)最低到只能到O. 5ppm ;4)、沒有系統(tǒng)性對(duì)SF6氣體中的氟碳和含硫氟化物雜質(zhì)進(jìn)行有效檢測(cè)。而文獻(xiàn)氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在六氟化硫氣體痕量雜質(zhì)分析中的應(yīng)用(王繼宗等，《質(zhì)譜》，1981年第02期)公開的是采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，分析得到了六氟化硫中的十四種雜質(zhì)組分。存在的問題為文獻(xiàn)僅對(duì)六氟化硫進(jìn)行了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行分析，檢測(cè)出其中含有十四種痕量雜質(zhì)，并未涉及任何對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行定量的技術(shù)，并且文中也未提及可以將C2F6與SF6進(jìn)行完全分離。因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，需要開發(fā)出一種新的定量檢測(cè)SF6氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)，以及相關(guān)的檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于，提供一種定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種利用所述系統(tǒng)定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的方法。該系統(tǒng)和方法可用于生產(chǎn)過程在線監(jiān)控，系統(tǒng)性地對(duì)SF6產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制以及對(duì)電器中使用過的SF6中進(jìn)行雜質(zhì)檢測(cè)和定量分析。本發(fā)明提供的定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)，其中的檢測(cè)儀器為氣質(zhì)聯(lián)用儀，配有雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置，所述雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)為六通閥作為進(jìn)樣器，其后連接一個(gè)可調(diào)出口分流器，從可調(diào)出口分流器處分出兩個(gè)通路，一路為依次串聯(lián)的色譜柱HP-PLOT A1203M和質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD )，另一路為依次串聯(lián)的毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT和熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD);所述兩個(gè)通路為并聯(lián)連接。其中，六通閥及其去活管路放置在一個(gè)閥箱中。其中，所述閥箱進(jìn)行溫度控制。閥箱控制的溫度為80°C。
對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)(六通閥及其去活管路)加熱能夠有效降低含硫氟化物雜質(zhì)在進(jìn)樣系統(tǒng)管路中的吸附。其中，所述六通閥與載氣流路和排空口連接。進(jìn)一步地，載氣流路中還配有電子流量控制器。進(jìn)一步地，六通閥的進(jìn)樣口和排空口中間還配有定量環(huán)。其中，所述色譜柱HP-PLOT Al2O3M和毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT共用一個(gè)柱溫 箱。進(jìn)一步地，對(duì)所述柱溫箱進(jìn)行程序升溫控制的條件為初始溫度40°C后恒溫保持6分鐘，然后以15°C /分鐘的速度升溫至190°C后，繼續(xù)恒溫保持4分鐘。其中，所述色譜柱HP-PLOTAi2O3M的規(guī)格為長度X內(nèi)徑X膜厚=30mX O. 53mmX 15 μ m、50mX O. 53mmX 15 μ m 或 50mX 0. 32mmX 8 μ m。 優(yōu)選50m X 0. 32mm X 8 μ m。其中，所述色譜柱HP-PLOT Al2O3M的柱流量為lmL/min。其中，所述質(zhì)譜檢測(cè)器的電離方式為電子轟擊EI源，70eV。離子源電壓由儀器自動(dòng)調(diào)諧優(yōu)化。掃描模式為選擇離子掃描SIM方式。其中，所述質(zhì)譜檢測(cè)器的接口溫度280°C。離子源溫度150°C。其中，所述定量環(huán)的體積為I 5mL。優(yōu)選2mL。其中，所述毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT規(guī)格為長度可以選擇15m或30m，內(nèi)徑可以選擇O. 32mm或O. 53mm,膜厚可以選擇I. 5 μ m或3 μ m。優(yōu)選長度X內(nèi)徑X膜厚=30mX O. 53mm X 3 μ m。其中，所述毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT的柱流量為2mL/min。其中，所述熱導(dǎo)檢測(cè)器的類型為微量池型。其中，所述熱導(dǎo)檢測(cè)器的溫度為6(T15(TC。優(yōu)選80°C。其中，所述熱導(dǎo)檢測(cè)器的尾吹氣流量3"l0mL/min。優(yōu)選5mL/min。其中，所述可調(diào)出口分流器用來進(jìn)行流量分配調(diào)節(jié)，保證后面并聯(lián)兩個(gè)通路的柱流量比例(色譜柱HP-PLOT Al2O3M :毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT)為1:2，這樣做能夠保證進(jìn)樣的準(zhǔn)確性和精密性。本發(fā)明提供的利用所述系統(tǒng)定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的方法，包括從六通閥進(jìn)檢測(cè)樣品六氟化硫氣體，其流經(jīng)可調(diào)出口分流器，從中分流，一部分檢測(cè)樣品進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器所在通路，另一部分進(jìn)入熱導(dǎo)檢測(cè)器所在通路。其中，六通閥的進(jìn)樣壓力為0· 0Γ0. 05Mpa。優(yōu)選O. 02Mpa。其中，檢測(cè)樣品經(jīng)分流，進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器所在通路和熱導(dǎo)檢測(cè)器所在通路的體積比為1:2。其中，兩個(gè)通路中，色譜柱HP-PLOT Al2O3M和毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT的柱流量比例為1:2。其中，質(zhì)譜檢測(cè)器所在通路檢測(cè)出的雜質(zhì)為氟碳和含硫氟化物。進(jìn)一步地，所述氟碳為CxFy，其中X為I到6的整數(shù)，y為4到14的偶數(shù)。優(yōu)選y=4，6，8，10 或 12。進(jìn)一步地，所述含硫氟化物為=SpFqOn，其中P為I到2的整數(shù)，q為2到10的整數(shù)，η為O到2的整數(shù)。優(yōu)選q=2，4或10。還檢測(cè)出一種特殊的含硫氟化物，具體為CF3OSF5。其中，熱導(dǎo)檢測(cè)器所在通路檢測(cè)出的雜質(zhì)為空氣。本發(fā)明的提供的定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)和方法，具體使用氣質(zhì)聯(lián)用儀，并且將雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)，可以快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地定量檢測(cè)SF6中空氣、氟碳及含硫氟化物雜質(zhì)的方法。不需要手動(dòng)切換對(duì)SF6進(jìn)行放空，只需要一次進(jìn)樣。以S / N=IO計(jì)算，本發(fā)明方法檢測(cè)六氟化硫中氟碳雜質(zhì)的定量限為O. 02ppm(V/V)，檢測(cè)六氟化硫中的含硫雜質(zhì)的定量限為O. 05ppm (V/V)，檢測(cè)六氟化硫中空氣的定量限為5ppm。本發(fā)明提供的技術(shù)內(nèi)容，可用于生產(chǎn)過程在線監(jiān)控，系統(tǒng)性地對(duì)SF6產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制以及對(duì)電器中使用過的SF6中進(jìn)行雜質(zhì)檢測(cè)，方便快捷，響應(yīng)線性較好，且重現(xiàn)性和準(zhǔn)確性非常好，檢測(cè)快速，對(duì)含硫氟化物的檢測(cè)最低可達(dá)到O. 02ppm。并且，在本發(fā)明系統(tǒng)條 件下檢測(cè)高純六氟化硫中的空氣、氟碳及含硫氟化物雜質(zhì)具有很好的分離度和較高的靈敏度，總體具有很高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。


圖I :雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置示意圖；其中，I為六通閥，2為閥箱，3為定量環(huán)，4為電子流量控制器，5為進(jìn)樣口，6為排空口，7為載氣流路，8為可調(diào)出口分流器，9為毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT，10為色譜柱HP-PLOT Al2O3M, 11為熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)，12為質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD)，13為柱溫箱，14為熱導(dǎo)尾吹氣流路。圖2 :根據(jù)實(shí)施例I得到的SF6氣體中雜質(zhì)檢測(cè)典型總離子流圖。圖3 :根據(jù)實(shí)施例I得到的SF6氣體中空氣含量典型檢測(cè)色譜圖。圖4 :根據(jù)實(shí)施例3得到的SF6氣體中空氣定量線性曲線；其中，Y=3. 719Χ，R2=O. 9965。圖5 :根據(jù)實(shí)施例3得到的SF6氣體中C3F8定量線性曲線；其中，Υ=22669Χ，R2=O. 9913。圖6 :根據(jù)實(shí)施例3得到的SF6氣體中SO2F2定量線性曲線；其中，Υ=18060Χ,R2=O. 9999。圖7:根據(jù)實(shí)施例3得到的SF6氣體中S2FltlO定量線性曲線；其中，Υ=13735Χ,R2=O. 9983。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明未提及的其他操作條件均為本領(lǐng)域的常規(guī)操作，未給出型號(hào)和供應(yīng)商的部件均可以從市場(chǎng)上購得。本發(fā)明檢測(cè)樣品的SF6氣體來自中昊晨光化工研究院有限公司。實(shí)施例I本實(shí)施例用本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)和方法，檢測(cè)SFf^R瓶氣體，對(duì)其中空氣、氟碳及含硫氟化物雜質(zhì)進(jìn)行定量分析。一、檢測(cè)系統(tǒng)氣質(zhì)聯(lián)用儀型號(hào)安捷倫6890-5973Ν。
配有的雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置進(jìn)樣器六通閥I (通閥及其去活管路放置在一個(gè)閥箱2內(nèi)；六通閥與載氣流路和排空口連接，載氣流路中還配有電子流量控制器4，六通閥的進(jìn)樣口 5和排空口 6中間還配有定量環(huán)3)，其后連接一個(gè)可調(diào)出口分流器8，從可調(diào)出口分流器處8分出兩個(gè)通路，一路為依次串聯(lián)的色譜柱HP-PLOT Al2O3M 10和質(zhì)譜檢測(cè)器(MSD) 12，另一路為依次串聯(lián)的毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT 9和熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD，微量池型)11 (分流體積比為1:2);這兩個(gè)通路為并聯(lián)連接，色譜柱HP-PLOT Al2O3M 10和毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT 9共用一個(gè)柱溫箱13。具體配置條件I)閥箱80O。2 )柱溫箱進(jìn)行程序升溫控制條件
權(quán)利要求
1.一種定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)，其中的檢測(cè)儀器為氣質(zhì)聯(lián)用儀，其特征在于，配有雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置，所述雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)為六通閥作為進(jìn)樣器，其后連接一個(gè)可調(diào)出口分流器，從可調(diào)出口分流器處分出兩個(gè)通路，一路為依次串聯(lián)的色譜柱HP-PLOTAi2O3M和質(zhì)譜檢測(cè)器，另一路為依次串聯(lián)的毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT和熱導(dǎo)檢測(cè)器；所述兩個(gè)通路為并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，六通閥及其去活管路放置在閥箱中，閥箱的溫度為80°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述色譜柱HP-PLOTAi2O3M和毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT共用一個(gè)柱溫箱，對(duì)所述柱溫箱進(jìn)行程序升溫的條件為初始溫度40°C后恒溫保持6分鐘，然后以15°C /分鐘的速度升溫至190°C后，繼續(xù)恒溫保持4分鐘；所述熱導(dǎo)檢測(cè)器的溫度為6(T150°C ;質(zhì)譜檢測(cè)器的接口溫度為280°C，離子源溫度為150°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求f3任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，六通閥的進(jìn)樣口和排空口中間還配有定量環(huán)，它的體積為l 5mL ;熱導(dǎo)檢測(cè)器的尾吹氣流量為3 10mL/min。
5.一種利用權(quán)利要求Γ4任意一項(xiàng)所述系統(tǒng)定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的方法，包括從六通閥進(jìn)檢測(cè)樣品六氟化硫氣體，其流經(jīng)可調(diào)出口分流器，從中分流，一部分檢測(cè)樣品進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器所在通路，另一部分進(jìn)入熱導(dǎo)檢測(cè)器所在通路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，六通閥的進(jìn)樣壓力為0.0f0.05Mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，檢測(cè)樣品經(jīng)分流，進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器所在通路和熱導(dǎo)檢測(cè)器所在通路的體積比為1:2。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，兩個(gè)通路中，色譜柱HP-PLOTAl2O3M和毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT的柱流量比例為1:2。
9.根據(jù)權(quán)利要求51任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，質(zhì)譜檢測(cè)器所在通路檢測(cè)出的雜質(zhì)為氟碳和含硫氟化物；熱導(dǎo)檢測(cè)器所在通路檢測(cè)出的雜質(zhì)為空氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述氟碳為=CxFy，其中X為I到6的整數(shù)，y為4到14的偶數(shù)；所述含硫氟化物為SpFqOn，其中p為I到2的整數(shù)，q為2至Ij 10的整數(shù)，η為O到2的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)定量檢測(cè)六氟化硫氣體中雜質(zhì)的方法。該系統(tǒng)中的檢測(cè)儀器為氣質(zhì)聯(lián)用儀，其特征在于，配有雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置，所述雙柱、雙檢測(cè)器并聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)為六通閥作為進(jìn)樣器，其后連接一個(gè)可調(diào)出口分流器，從可調(diào)出口分流器處分出兩個(gè)通路，一路為依次串聯(lián)的色譜柱HP-PLOT Al2O3M和質(zhì)譜檢測(cè)器，另一路為依次串聯(lián)的毛細(xì)管色譜柱GS-CarbonPLOT和熱導(dǎo)檢測(cè)器；所述兩個(gè)通路為并聯(lián)連接。在本發(fā)明系統(tǒng)條件下檢測(cè)高純六氟化硫中的空氣、氟碳及含硫氟化物雜質(zhì)具有很好的分離度和較高的靈敏度，總體具有很高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N30/02GK102879492SQ201210358140
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者蔡醇洋, 賀穎 申請(qǐng)人:中昊晨光化工研究院有限公司