一種氣相色譜法測量含氟混合氣體中氟氣含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氟氣含量的測量方法，特別是涉及一種氣相色譜法測量含氟混合 氣體中氟氣含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氟氣是一種極具腐蝕性的淡黃色雙原子氣體，有強烈刺激性氣味，也是很強的氧 化劑，在常溫下，它幾乎能和所有的元素化合，并產(chǎn)生大量的熱能。
[0003] 目前，中溫電解制氟是國內(nèi)外電解制氟工藝的主要發(fā)展方向，產(chǎn)生的氟氣中含有 氧、氮、四氟化碳、氟化氫等雜質(zhì)氣體。氟氣也是工業(yè)上制備六氟化硫的原料，生產(chǎn)六氟化硫 過程中氟氣濃度的控制對后系統(tǒng)的生產(chǎn)具有指導(dǎo)性的作用。因此，對氟氣濃度的檢測是至 關(guān)重要的。
[0004] 目前，氟氣的檢測方法有水銀吸收法、近紫外光譜吸收法、氣相色譜法等。
[0005] 水銀吸收法對儀器的真空度要求高，使用一段時間后，密封材料被氟氣腐蝕，密封 性變差，導(dǎo)致分析結(jié)果不準。
[0006] 近紫外光譜吸收法要求取樣壓力絕對準確，操作難度大。
[0007] 氣相色譜法能夠快速測定樣品中多種組分的含量，對取樣壓力準確度要求低，誤 差小，檢測限低，但是由于氟氣的強腐蝕性，它幾乎與所有裝填在色譜柱中的有機和無機填 料都有反應(yīng)，因此很容易破壞色譜柱，并且氟氣樣品中含有氧，氧與氟的分子直徑與極性非 常相似，它們的分離也是比較困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的氟氣含量測定方法中存在的技術(shù)問題，提供一種氣相 色譜法測量含氟混合氣體中氟氣含量的方法，包括如下步驟：
[0009] 對含氟混合氣體樣品進行包括將氟氣轉(zhuǎn)化成氯氣的第一處理，得到已分離的包含 氯氣的各氣體組分的第一待檢測試樣；
[0010] 對所述含氟混合氣體樣品進行包括將氟氣反應(yīng)成固體的第二處理，得到已分離的 不包含氟氣的各氣體組分的第二待檢測試樣；
[0011] 對所述第一待檢測試樣進行成分檢測，得到第一組氣體組分的含量；
[0012] 對所述第二待檢測試樣進行成分檢測，得到第二組氣體組分的含量；
[0013] 將第一組氣體組分的含量與第二組氣體組分的含量進行相減處理，獲得氯氣含 量，并將其視為氟氣含量。
[0014] 其中，所述第一處理包括如下步驟：
[0015] 1)使含氟混合氣體樣品在載氣的載帶下通過第一色譜柱進行預(yù)分離，得到預(yù)分離 氣體；
[0016] 2)將預(yù)分離氣體通過第二色譜柱，使預(yù)分離氣體中的氟氣轉(zhuǎn)化成氯氣，得到包含 氯氣的預(yù)分離氣體；
[0017] 3)將包含氯氣的預(yù)分離氣體通過第三色譜柱進行進一步分離，得到分離的氧氣、 氮氣和氯氣混合氣體及其他氣體作為第一待檢測試樣；
[0018] 4)將第一待檢測試樣通過熱導(dǎo)檢測器進行成分檢測，得到氧氣、氮氣和氯氣混合 氣體的含量，作為第一組氣體組分的含量。
[0019] 特別是，所述第一色譜柱的填料為聚三氟氯乙烯，其粒徑為60~80目；所述第一 色譜柱的柱內(nèi)徑為2mm，柱長為0· 5m。
[0020] 特別是，所述第二色譜柱的填料為氯化鉀分析純，其粒徑為60~80目；所述第二 色譜柱的柱內(nèi)徑為2mm，柱長為lm。
[0021] 尤其是，所述第二色譜柱中的氯化鉀填料與預(yù)分離氣體中的氟氣反應(yīng)生成氯氣， 得到包含氯氣的預(yù)分離氣體。
[0022] 特別是，所述第三色譜柱的填料為全氟聚苯乙烯，其粒徑為40~60目；所述第三 色譜柱的柱內(nèi)徑為2mm，柱長為2m。
[0023] 其中，所述載氣為氦氣，其純度為99. 9%，所述載氣流量為21_25ml/min，;所述熱導(dǎo) 檢測器的電流為140_150mA，溫度為45-50°C，優(yōu)選為46°C ;所述熱導(dǎo)檢測器檢測過程中各 色譜柱的柱溫為35-45°C，優(yōu)選為42°C。
[0024] 其中，所述所述第二處理包括如下步驟：
[0025] 1)使含氟混合氣體樣品在載氣的載帶下通過第四色譜柱進行預(yù)分離，得到預(yù)分離 氣體；
[0026] 2)將預(yù)分離氣體通過第五色譜柱，使預(yù)分離氣體中的氟氣反應(yīng)成固體，得到不含 氟氣的預(yù)分離氣體；
[0027] 3)將不含氟氣的預(yù)分離氣體通過第六色譜柱進行進一步分離，得到分離的氧氣、 氮氣及其他氣體，作為第二待檢測試樣；
[0028] 4)將第二待檢測試樣通過熱導(dǎo)檢測器進行成分檢測，得到氧氣、氮氣的含量，作為 第二組氣體組分的含量。
[0029] 特別是，所述第四色譜柱的填料為聚三氟氯乙烯，其粒徑為60~80目；所述第四 色譜柱的柱內(nèi)徑為2mm，柱長為0· 5m。
[0030] 特別是，所述第五色譜柱的填料為純度為99. 9%的銀粉，其粒徑為40~60目；所 述第五色譜柱的柱內(nèi)徑為2mm，柱長為lm。
[0031] 尤其是，所述第五色譜柱的銀粉填料與預(yù)分離氣體中的氟氣反應(yīng)，生成氟化銀固 體，得到不含氟氣的預(yù)分離氣體。
[0032] 特別是，所述第六色譜柱的填料為5A分子篩，其粒徑為40~60目；所述第六色譜 柱的柱內(nèi)徑為2mm，柱長為I. 5m。
[0033] 其中，所述載氣為氦氣，其純度為99. 9%，所述載氣流量為21-25mL/min，;所述熱導(dǎo) 檢測器的電流為140_150mA，溫度為45-50°C，優(yōu)選為46°C ;所述熱導(dǎo)檢測器檢測過程中各 色譜柱的柱溫為35-45°C，優(yōu)選為42°C。
[0034] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0035] 1、本發(fā)明方法具有一次進樣，準確度高的優(yōu)點。
[0036] 2、本發(fā)明方法可以實時監(jiān)控氟氣濃度，及時調(diào)整六氟化硫生產(chǎn)工藝的運行狀態(tài)， 對后系統(tǒng)的生產(chǎn)具有指導(dǎo)性的作用。
[0037] 3、本發(fā)明方法采用氯化鉀為填料，將氟氣轉(zhuǎn)變成氯氣；采用銀粉為填料，將氟氣完 全吸收，解決了氟氣分析中色譜柱的耐氟問題。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明的氣相色譜氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明實施例1的氟氮混合氣的色譜圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明實施例1外標法所用的氟氮標準氣體的色譜圖；
[0041] 圖4為本發(fā)明實施例2的六氟化硫反應(yīng)氣的色譜圖；
[0042] 圖5為本發(fā)明實施例2外標法所用六氟化硫標準氣體的色譜圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而 更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式 進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0044] 實施例1氟氮混合氣體中氟氣含量的測定
[0045] 一、實驗條件為：
[0046] 載氣：氦氣，純度為99. 9%，流量25ml/min
[0047] 載氣壓力：150kpa
[0048] 第一色譜柱：Φ2ι?πιΧ0· 5m (內(nèi)徑X高）；填充劑：聚三氟氯乙烯60~80目（永久 柱）
[0049] 第二色譜柱：Φ2πιπιΧ Im (內(nèi)徑X高）填充劑：氯化鉀（AR) 60~80目（消耗柱）
[0050] 第三色譜柱：Φ2ι?πιΧ 2m (內(nèi)徑X高）填充劑：全氟聚苯乙烯40~60目（永久柱）
[0051] 第四色譜柱：Φ2πιπιΧ0. 5m (內(nèi)徑X高）；填充劑：聚三氟氯乙烯60~80目（永久 柱）
[0052] 第五色譜柱：Φ2πιπιΧ Im (內(nèi)徑X高）填充劑：銀粉（99. 9) 40~60目（消耗柱）
[0053] 第六色譜柱：Φ2πιπιΧ I. 5m (內(nèi)徑X高)填充劑：5Α分子篩(色譜試劑）40~60目 (永久柱）
[0054] 控制氣壓力：0· 3Mpa
[0055] 柱溫：42 °C
[0056] 熱導(dǎo)檢測器（T⑶）：上海分析儀器廠；溫度：46°C
[0057] 待測樣品：氟氮混合氣
[0058] 進樣體積：0· ImL
[0059] 進樣壓力：與大氣壓平衡
[0060] 氟氮標準氣體成分及含量：
[0061]
[0062] 二、測定方法如下：
[0063] 1)將第一、第二氣路系統(tǒng)的六通閥均置于取樣位置，使氟氮混合氣同時進入第一、 第二氣路系統(tǒng)的定量管；
[0064] 2)將色譜工作站與第一氣路系統(tǒng)相連，同時，將第一氣路系統(tǒng)的六通閥切換為分 析位置，使所述氟氮混合氣在載氣的載帶下經(jīng)過第一色譜柱進行預(yù)分離，接著進入第二色 譜柱，將氟氮混合氣體中的氟氣轉(zhuǎn)化為氯氣，然后進入第三色譜柱進一步分離后，進入熱導(dǎo) 檢測器檢測，熱導(dǎo)檢測器輸出信號經(jīng)過色譜工作站采集、處理后，得到空氣和氯氣混合氣含 量和CF4的含量；
[0065] 第一色譜柱中的填料為聚三氟氯乙烯；第二色譜柱中的填料為氯化鉀；第三色譜 柱中的填料為全氟聚苯乙烯；
[0066] 氟氮混合氣通過第二色譜柱時，其中的F2與第二色譜柱中的氯化鉀反應(yīng)，使得F 2 轉(zhuǎn)化為Cl2, F2含量可與Cl2換算，避免氟氣直接進入熱導(dǎo)檢測器，腐蝕儀器。
[0067] 3)將色譜工作站與第二氣路系統(tǒng)相連，同時將第二氣路系統(tǒng)的六通閥切換到分析 位置，使所述氟氮混合氣在載氣的載帶下經(jīng)過第四色譜柱進行預(yù)分離，接著進入第五色譜 柱，使氟氮混合氣