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杭州博測材料科技有限公司2025-08-26
氣體成分分析是通過各種技術手段確定氣體中所含組分及其濃度的過程，應用于環保、化工、醫療、能源等領域。其步驟包括樣品采集、預處理、分析檢測和數據解讀，具體方法需根據氣體性質（如腐蝕性、濃度范圍、活性等）和分析需求選擇。以下是詳細介紹：
一、樣品采集：確保代表性和完整性
氣體樣品的采集是分析的基礎，需避免污染、泄漏或組分變化。常見方法包括：
直接取樣法：用注射器、氣袋（如鋁箔復合袋、 Tedlar 袋）采集氣體，適用于常溫、常壓、無腐蝕性的氣體。
富集取樣法：對于低濃度氣體，通過吸附劑（如活性炭、分子篩）、冷凝或滲透膜富集，提高檢測靈敏度。例如，用活性炭吸附空氣中的 VOCs（揮發性有機物）。
在線取樣法：通過管道直接連接分析儀器，實時采集氣體（如工業過程中的在線監測），需配合過濾、除濕等預處理裝置。
二、預處理：消除干擾，優化檢測條件
氣體中可能含有水分、顆粒物、腐蝕性成分等，會干擾檢測或損壞儀器，需預處理：
脫水：用干燥劑（如硅膠、無水氯化鈣）或冷卻器去除水分，避免影響色譜柱或傳感器性能。
過濾：用濾膜（如玻璃纖維濾膜）去除顆粒物，防止堵塞儀器管路。
凈化：通過化學吸收（如用堿液去除酸性氣體）或吸附劑選擇性吸附，去除干擾組分。
三、主要分析方法：根據組分特性選擇
1. 氣相色譜法（GC）：適用于多組分混合氣體的分離與定量
原理：利用不同組分在色譜柱中吸附 / 分配能力的差異，實現分離，再通過檢測器（如 FID、TCD、ECD 等）定量。
應用場景：
長久性氣體（如 O?、N?、CO、CO?、H?）：常用 TCD（熱導檢測器）或 PID（光離子化檢測器）。
有機氣體（如甲烷、乙烷、VOCs）：常用 FID（氫火焰離子化檢測器），檢測限可達 ppm 級。
痕量腐蝕性氣體（如 H?S、SO?）：可用 FPD（火焰光度檢測器）或 ECD（電子捕獲檢測器）。
優勢：分離效率高，可同時分析多種組分；缺點是設備較復雜，需專業操作。
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2. 紅外光譜法（IR/FTIR）：適用于極性分子或有特征紅外吸收的氣體 原理：不同氣體分子對特定波長的紅外光有選擇性吸收，通過測量吸光度計算濃度（遵循朗伯 - 比爾定律）。 應用場景： 常見氣體：CO、CO?、CH?、NH?、NO?等，如環境監測中的 CO?濃度分析。 在線監測：傅里葉變換紅外光譜（FTIR）可快速掃描多組分，適用于實時分析。 優勢：快速、非接觸式檢測；缺點是對非極性分子（如 O?、N?）不敏感，易受水分干擾。 3. 質譜法（MS）：適用于未知組分的定性與高靈敏度定量 原體分子經離子化后，按質荷比（m/z）分離，通過質譜圖確定組分，常用于定性；結合色譜聯用（GC-MS）可實現復雜體系的分析。 應用場景： 痕量污染物檢測（如 ppb 級 VOCs）、未知氣體成分鑒定。 優勢：靈敏度極高（可達 ppt 級），定性能力強；缺點是設備昂貴，運行成本高。 4. 電化學法：適用于常量或微量活性氣體（如 O?、CO、H?S） 原體與電極發生電化學反應，產生電流或電位變化，與濃度成正比。 常見傳感器： 氧氣傳感器：基于氧化還原反應，用于便攜式氧氣檢測儀。 CO 傳感器：通過 CO 氧化產生電流，適用于家庭或工業場所的安全監測。 優勢：設備小巧、響應快、成本低；缺點是壽命較短（通常 1-2 年），易受交叉干擾（如 H? 干擾 CO 檢測）。 5. 其他方法 激光光譜法：利用激光的單色性，通過吸收或散射信號檢測特定氣體（如 TDLAS 可調諧二極管激光吸收光譜，適用于 ppm-ppb 級痕量氣體）。 化學分析法：通過化學反應測定，如用碘量法測 SO?，酸堿滴定法測 NH?，適用于常量分析，操作較繁瑣。 熱導法：利用不同氣體導熱系數的差異，常用于常量長久性氣體（如空氣、氮氣）的純度分析。
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