第９期 ２００２年９月 中国氯碱 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．，２００２ ３９ 电石反应法测定气体中微量水分 乔贺兴 （宁夏金昱元氯碱化工有限公司，宁夏 青铜峡市 ７５１６０１） 摘 要： 介绍了用电石吸收气体中水分并生成乙炔，然后用气相色谱氢火焰离子检测器分析 反应后混合气中乙炔含量，进而计算出气体中含水值的方法，本方法简便、快捷、准确。 关键词： 气体含水；乙炔气；气相色谱；电石 ｌ 前言 测定气体中水分的方法有多种，如重量分析 法、电解分析仪测定法、校准电池测定法等，但这些 方法对实验条件要求较高，手续繁杂，操作时间长， 不便于在生产工序质量监控中使用。我们根据电石 与水定量反应生成乙炔气的原理，用气相色谱氢火 焰离子检测器分析乙炔含量，再计算出气体中含水 量。该方法简便、重现性好、分析速度快，对本厂压缩 空气、氢气等含水量进行分析，结果令人满意。 ２ 实验部分 ２．１ 仪器 ＳＰ一３４ｏ０气相色谱；一般实验室仪器 ２．２色谱柱选择 一般气体中的有机杂质为甲烷、乙烷、乙烯等， 含量都很低，可不考虑其干扰，本实验只需将乙炔与 其它有机杂质有效分离即可，经过多次对色谱柱长 短及固定相选择实验，最后确定使用原有色谱柱，内 径３ｍｍ、长２ｍ，固定相为上海试剂一厂生产的４０７ 有机担体，这样在不影响原色谱仪分析项目的基础 上，满足本实验的要求。 ２．３ 色谱操作条件的选择 ２．３．１ 检测器的选择 由于含碳有机物在氢火焰离子检测器上检测具 有灵敏度高、反应时间快、线性范围广等优点，因此 选用氢火焰离子检测器。 ２．３．２ 色谱操作条件选择 经过多次实验确定本实验的操作条件如下： 检测器温度３００ ａＩ＝ 柱箱温度１２５ ａＩ＝ 进样器温度１ １０℃载气（氮气）流速３６ ｍＬ／ｍｉｎ 进样量１ ｍＬ燃气（氢气）流速５０ ｍＬ／ｍｉｎ 进样器：１ ｍＬ全玻璃注射器助燃气（空气）流 速６００ ｍＬ／ｍｉｎ ２．４气体标准样制备 由于水与电石反应定量生成乙炔气，所以只需 配制乙炔气的标准样。 ２．４．１ 乙炔标准气的配制 在样品瓶中（样品瓶容积为２３．５ ｍＬ）放入 ２ ｍｍ×２０ ｍｍ的铁丝１根，盖紧密封，在分析天 平上称重（精确到０．１ｍｇ），然后注入５ ｍＬ Ｃ：Ｈ２，再 次在分析天平上称重（精确到０．１ ｍｇ）后置于磁力 搅拌器上搅拌１０ ｍｉｎ，立即使用，此气中Ｃ・的质量 浓度（ｍｇ／ｍＬ）为： ＣＪ＝（ｍ２一ｍＪ）／（ ＋ ）×１０ 式中：砌一放人 ２ｍｍ×２０ｍｍ铁丝的样品瓶质量，ｇ； ｍ：一放人 ２ ｍｍ×２０ ｍｍ铁丝的样品瓶加入 ５ ｍＬ乙炔气后的质量，ｇ； —样品瓶的容积，ｍＬ； ～加入乙炔气的体积，ｍＬ。 ２．４．２ 乙快标准样的配制 取若干样品瓶内置 ２ ｍｍ×２０ ｍｍ的铁丝，紧 盖密封，分别准确注入Ｖ：５０ ｍＬ、１００ ｍＬ、０．５ ｍＬ、 １ ｍＬ等乙炔标准气ｃ。，置于磁力搅拌器上搅拌 １０ ｒａｉｎ，用注射器取ｌ ｍＬ注入色谱仪记录乙炔峰高 或峰面积，但要确保有一个标准样含量与被测样含 量相近。 ２．５ 分析操作 ２．５．１ 分析操作流程 仪器安装如图１所示。 １一调节阀； ２一电石反应管（５０ ｍＬ移液管内装电石粉末）； ３一乳胶管（取样用）； ４一螺旋夹； ５—２５０ ｍＬ广１２１瓶（内装２／３的水） 图１ 分析仪器安装图 中国氯碱 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第９期 ２．５．２ 电石反应管条件的选择 由于气体中微量水分与电石完全反应需要一定 时间及反应面积，还需要一定流速的载气将反应的 乙炔气带出反应管，经过多次试验对反应管得出以 下数据： 反应管：长１ ｍ、内径４ ｍｍ、直玻璃管（可用５０ ｍＬ 移液管） 电石：选优级品、粒度在０．２５～１ ｍｍ ２．５．３ 操作过程 调节‘螺旋夹’使广口瓶内鼓泡４个／Ｓ左右，通 气置换反应２０ ｍｉｎ便可在乳胶管（３）处用注射器取 样１ ｍＬ进入色谱仪，然后选择与本样品浓度接近 的标气作为标准计算，在不断通气的情况下随时取 样，对气体含水量进行及时分析。 ２．５．４ 计算公式 Ｃ＝［Ａ，Ｘ Ｃ，Ｘ Ｖ×（２ Ｘ １８）／２６］／（Ａ２× Ｘ ） 式中：Ａ 一试样中乙炔的峰高（或峰面积），ｍｍ（或 ｍｍ ）； 一与试样含量相近的标准样的峰高（或峰面 积），ｍｍ（或ｍｍ ）； Ｃ，一标准气的质量浓度，／ｚｇ／ｍＬ； 与试样含量相近的标准样的体积，ｍＬ； 一样品进样量，ｍＬ； 一样品瓶容积，ｍＬ； （２×１８）／２６—水与电石反应，２摩尔水生成１摩尔 乙炔气，即用测定出乙炔的量计算出水含量。 ２．６验证试验 ２．６．１ 回收试验流程 回收试验的仪器安装如图２所示。 ４ １一Ｎ。钢瓶；２一减压阀；３一气体洗瓶（内装浓硫酸）； ４一螺旋夹 ５一钾球（第１个泡内加２ｍＬ水）； ６一电石反应管（５０ ｍＬ移液管，内装电石粉末）； ７一乳胶管用于取样；８一螺旋夹；９一皂沫流量计 图２ 回收试验的仪器安装图 ２．６．２ 回收试验及结果 调节减压阀（２）控制压力在０．０４ ＭＰａ，调节螺 旋夹（４）控制钾球内气体鼓泡，调节螺旋夹（８）控制 气体流量在１５０～６００ ｍＬ／ｍｉｎ，并保持乳胶管内压 力。 通气２０ ｍｉｎ后，对钾球进行称重，再次通气后 每２ ｍｉｎ用１ ｍＬ注射器在乳胶管（７）处取样１ ｍＬ 注入色谱并记录气体流量，１ ｈ后停止通气，对钾球 进行称重，完成一次试验，重新调整钾球鼓泡，按以 上方法进行多次试验。 试验结果示于表１。 置表１ 回收试验结果 试验回收率为９７．４％～１０３．５％。 试验的精密度示于表２。 表２试验的精密度 ２．６．３ 试验方法的比较 使用本方法和重量法对本厂压缩空气进行含水量 测定的结果比较如表３所示。 表３ 两种方法的试验结果比较 ｇ／ｍ。 电石反应法 重量法 ８．７２５ ８．６８８ ８．８３３ ８．７６５ ８．２０８ ８．３４７ ３结果与讨论 （１）本办法试用范围：相对氢氧化钙、乙炔为惰 性的气体。不能测含氯化氢的水分，否则会导致结果 偏高；也不能测含卤素的水分，否则会导致结果偏 低。 （２）本办法测定结果可以认为是即时结果，但在 时间上有一定的滞后。 （３）本方法未考虑气压及温度因素，如有需要可 用气态方程计算。 （４）本办法简便、快捷、准确，非常适合工序质量 控制，及时指导生产。 收稿日期：２００２—０２—０４