气体成分检测方法分析与应用

研究气体发生剂燃烧气体成分的检测与净化以及配方设计时抑制有毒、有害气体的生成，是研究环保型气体发生剂的重要环节。气体发生剂燃烧时可能产生的气体有CO2、H2 O、N2、CH4、NH3、H2、CO和少量氮氧化物等气体，根据文献报道，针对不同的气体用不同方法进行检测。

1.气相色谱法

气相色谱法(Gas Chromatography，GC)就是利用各种物质在流动相和固相中分配系数的不同，当两相作相对运动时，各种组分的分配就在两相中反复多次进行，从而达到把各种组分从混合物中分离出来的目的。当样品由载气带入检测器时，使敏感元件电阻改变，电桥失去平衡，输出不平衡信号，将这些信号放大并记录下来，就得到色谱图。在没有组分流出时，色谱图的记录是检测器的本底信号，即色谱图的基线。

数据处理系统主要通过色谱工作站完成，测试完毕可以自动进行定性和定量分析，大大简化了计算过程。

在色谱分析中，利用保留值定性是最基本的定性方法，其基本依据是两个相同的物质在相同的色谱条件下，应该具有相同的保留值。本实验气体成分定性分析是利用标准气体(已知物)直接对照进行定性分析，即将未知物和已知标准物在同一根色谱柱上，用相同的色谱操作条件进行分析，做出谱图后进行对照比较。定量分析是一种相对定量方法，而不是绝对定量方法。在色谱分析中，在某些条件限定下，色谱峰的峰高或峰面积与所测组分的数量(或浓度)成正比。常用的定量方法有归一化法、外标法、内标法和标准加入法。本实验使用的是面积外标法，将标准物在与被测样品相同的色谱条件下单独测定，把得到的色谱峰面积与被测组分的色谱峰面积进行比较求得被测组分的含量，是一种简单、快速的绝对定量方法。

2.化学发光法

化学发光法的出现成功解决了NOx的检测问题，它主要是基于NO的光化学性质，将其他氮氧化物转化为NO后进行测定。化学发光法可以直接测定气体中的NO，当检测NO2时，先用钼转换炉将NO2转化成NO，然后再通过化学发光反应进行检测。但水分干扰下NO化学发光时会发生淬灭，对测定值有负影响。当气体中存在SO2时也会产生干扰。由于产物气体中会产生水蒸气，故测定前要将产物进行干燥。检出限浓度高于100 nL/L。

3.电化学方法

电化学法测量NOx是用气敏性离子选择电极作为指示电极(或称传感器)，是一种电位测量方法。化学发光法和电化学法，直接检测的是NO，但通过一定的辅助设备，可以实现NO和NO2的相互转化，从而达到检测NOx的目的。

4.盐酸萘乙二胺分光光度计法(比色法)(www.xing528.com)

若反应产物中的NOx的含量很低，不能对产物中的NOx直接测定。因此，须先对气体样品中的NOx进行富集，然后再进行测定。由于NOx本身的高反应活性及高吸附性，导致现场采集大量样品、实验室富集的方式是不可行的。因此，现场气体富集、实验室检测的方式是人们通常采用的方式。

目前，使用较广泛并且作为我国大气中NO2测定标准方法的是盐酸萘乙二胺分光光度计法，这个方法的特点是灵敏度高，选择性好，适于检测1×10-6以下的NO2。实验原理是:NO2溶于NaOH溶液中生成亚硝酸根和硝酸根，在酸性条件下，锌粉首先将铬离子还原生成海绵状的锌铬粒，锌铬粒将硝酸根还原为亚硝酸根，进而与对氨基苯磺酸发生重氮反应，再与盐酸萘乙二胺反应生成红色偶氮染料。基于这种工作原理，那么只要可以将NO2转化为NO3-的试剂都可以考虑用作NO2的吸收液，如重氮化试剂，三乙醇胺(TEA)、NaOH及二者的混合溶液等。气体中NO的测定，需要将其用氧化剂或紫外光照射氧化为NO2后再用该法富集测定。

5.紫外分光光度法

紫外分光光度法适用于固定污染源有组织排放的氮氧化物测定，当采样体积为1 L时，氮氧化物检出限为10mg/m3；定量测定的浓度下限为34mg/m3；在不作稀释的情况下，测定的浓度上限为1730mg/m3。测试原理:将样品气体收集在一个盛有稀硫酸-过氧化氢吸收液的瓶中，氮氧化物受到氧化和被吸收，成为NO3-存在于吸收液中，于210nm处测NO3-的光吸收。

6.离子色谱法(IC)

气体中NO2经吸收液吸收转化后直接用IC测定吸收液中NO2转化NO2-和NO3-的含量。因此，凡是可以将NOx转化为NO2-和NO3-的试剂，且在后续IC测定过程中不干扰这两种离子检测的试剂都可用作吸收剂。常用吸收液主要有TEA溶液、NaOH溶液等。与分光光度计法相比，IC法省去了显色反应步骤，不必将NO2-转变成NO3-，干扰因素减少，操作简单；但IC仪较分光光度计贵。

7.纳氏试剂比色法

纳氏试剂比色法适用于制药、化工、炼焦等工业行业废气中NH3的测定。在吸取液体积为50mL，采样体积为2.5～10L时，测定范围为0.5～800mg/m3。对于浓度更高的样品，测定前必须进行稀释。当样品液体总体积为50mL，采样体积10L时，最低检出限为0.25mg/m3。测试原理是用稀硫酸溶液吸收氨，以NH3-离子形式与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物，该络合物的色度与NH3的含量成正比，在420nm波长处进行分光光度测定。