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ECD气相色谱法测定痕量氧及在高效气体脱氧管评价中的应用
引言
氧是一种非常常见的气体元素，在空气中的占比也比较大。然而，在某些工业生产、医疗保健和环境保护等领域中，偶尔也需要测定低浓度、甚至是痕量的氧含量，这就要求测量方法的高灵敏度、高准确度和高精确度。针对这种需求，已经发展了很多种氧气分析方法，其中最常用的是电化学、红外光谱和气相色谱法。本文主要介绍了气相色谱法的基本原理、测量方法，以及在高效气体脱氧管评价中的应用。
一、气相色谱法基本原理
气相色谱是指将被测分子在惰性气体流中的分离和检测过程。其基本原理是：样品从液相或固相样品中被释放出来后，混合将其加入到载气流中。混合物首先先通过取样阀进入进样装置，在预设的条件下进行前处理，例如冷却、饱和等操作；其次，进入毛细管柱，分离吸附、抛弃等柱内化学反应。最终，通过检测器进行检测，并将分离出的各个组分信号处理输出，以得到所需分析数据。气相色谱法是一种广泛应用的分析方法，因其分离能力高、定量范围广，且广泛适用于不同领域的分析应用中。
气相色谱法的测量步骤如下：
1.气体样品的制备和采集：必须将被测样品制备成为符合测定要求的气体进行测量。根据样品的不同来源、状态和需求，可采用不同的制备和采集方法。
2.气体流动的控制：对于不同的分析对象和分析用途，必须选择合适的气体载流体和分离柱，以调整好气体流动和运输过程的速度、温度、压力等参数，并保证稳定输出。
3.分子的分离：气相色谱柱的特殊结构使各个组分分子在其中所逗留时间不同，从而实现分离效果。分子的往返吸附和反复抛离过程，是分子在柱中分离出来的关键。
4.检测器的检测：检测器接受各组分分子从柱中抛出的信号，根据碰撞激发态和吸收质点的知识，对有机物分子等特定组分发出的不同光电信号进行分析和计量处理。
其中，为了测出低浓度、甚至是痕量的氧组分，需要特别注意控制好样品制备和采集，选择合适的分离柱材和检测器、提高灵敏度和准确度等方面的问题。
二、气相色谱法测定痕量氧的方法
一般来说，气相色谱法测定氧含量，可以采用热导检测器、热化学发光检测器、荧光检测器等检测器。由于其高灵敏度、高精度、高标准度，热化学发光检测器（TCD）是最为常用的气相色谱检测器之一，特点是不需要放置碳氢化合物。
1.制备溶液
痕量氧的测定一般是在332ºC下进行的，常用的载气是氦气。首先，制备氧标气，浓度约为2mg/L。透过仪器进行校准，调整出稳定的氧标气。然后，将电离水制备出的抗氧化剂溶液制备出来，将氧标气打入抗氧化剂溶液的定容瓶中，浓度约为400ppb。在正常测量的过程中，从样品量上即可推算出含氧量。
2.样品采集
根据样品的不同来源、状态和测量要求，可采用不同的方法采集样品。常用方法有1)空气吸入，直接输送到样品分析仪器系统中；2)通过器皿中的活性碳或分子筛等吸附物质来吸附氧气，然后用极微小流量空气将其推送到样品制备流量范围内，经过连续的峰值重复采样和治理，即得到含氧量低的样品。对于以上两种方法，其都需要预处理，例如加热取样、用氮气煅烧活性碳、吹气等，以消除干扰因素和提高测量精度。
3.进样和柱技术
进样是气相色谱法的首要步骤之一，影响着后续的分离和检测质量和精度。通常有两种进样方法：直接插入法和熔融法。前者是指在样品制备过程中直接进样到柱中，并与载气流混合后进入柱中；后者是通过管式加热器化样，以合适速度持续加热到高温的状态，让样品逐渐流入柱中。在示踪气法中，常用直接插入法，而在离子对体系、过氧化物酶体系等方法中，则常用熔融法，以提高进样和传输效率，以满足实验测量要求。
4.比较分析
最常用的气相色谱检测器是热导检测器和荧光检测器，无论哪种，其测量结果均受到干扰因素的影响。为了避免误差，应该采用对比分析法：即选取好掌握、含氧量低、且其他组分相似的标准氧品，作为对照标准，与待测样品比对分析，每批次均要重复多次测试，以确定灵敏度、准确性和精度等参数。
三、在高效气体脱氧管评价中的应用
高效气体脱氧管是一种颇为常见的氧气分离装置，主要用于生产空气等高压氧气气体。其基本原理是：将压缩的混合气体引入脱氧管中，通过脱氧管内微孔板的过滤作用，将其中的氧气和其他气体成分分开，分别输出。一般来说，脱氧管的高效性取决于孔径大小、微孔分布情况、催化剂种类和数量等多方面因素，而氧气的脱除率是得衡量其性能的重要指标之一。
而在实际中，气相色谱法可以很好地用来测定高效气体脱氧管的脱氧率。其测量方法与一般氧含量的测定基本相似，同样需要预备样品，采集样品并进行柱技术处理等步骤。唯一不同的是，在进行气相色谱分析之前，需要将待测样品与固体氢化物催化剂混合，以充分消除载气流中氧的浓度差异和提高测量精度。
这种方法相对于其他方法具有很高的分辨率，可以比较准确地测定微量氧气漏损情况。具体来说，经过测试表明，在适当