氮气中氧气的含量测定

氮气中氧气的含量测定

由于氮气中氧气含量超出工艺指标后，将直接威胁生产安全。因此，定期及时，准确的监测氮气中氧气含量，是PVC分析室水质岗位的日常工作。同时，也需要监测精馏产品气，尾气中氧气的含量以便计算精馏收率和保障安全。下面主要介绍测定氧气含量的几种常用分析方法，供分析人员参考。

一、吸收法测定氧气含量

1、原理

将氮气中杂质氧用氧吸收剂吸收后，根据其体积的变化计算氮气的纯度

2、仪器与药品

奥式气体分析器；氧吸收剂为碱性焦性没食子酸

3、测定步骤

氮气取样口与奥式气体分析器连接，气体量管用样品气置换数次，后准确量取100mL，在装有氧吸收剂的吸收瓶中反复吸收至恒量，读取吸收体积v，计算：

O2%=V/100×100%

N2%=100-V（%）

上式中v为氧吸收剂吸收的体积，Ml；

二、燃烧法测定氧气含量

1、原理

用黄磷吸收氮气中的氧气，反应式如下：

5O2+4P=2P2O5

2、仪器与药品

双球吸收器，单考克气体量管，水准瓶，黄磷

3、测定步骤

单考克气体量管经三次排管后，准确量取样品100mL，将样品全部排到燃烧器内，待白色气体消失后，将剩余气体排回取样管，读取样品吸收体积V。计算：

氮气含氧%=V%式中V-样品吸收体积

三、色谱法氧气含量的测定

用色谱柱使混合气体中的各组分分离，以热导池检测器检测被测组分的浓度。根据不同气体的导热系数，当样品通过热导池时，由于组分和浓度的改变，就会从热敏元件上带走不同的热量而引起阻值的变化。在测量电桥的输出端时应立即给出相应的信号，有此定量测出各组分的含量。

1、气相色谱仪参考仪器条件

（1）条件：气相色谱仪热导池检测器（TCD），桥路电流100mA；载气采用氦气或者体积分数不低于99.99%的氩气；载气流量为60mL/min；进样体积为1mL；色谱柱为5A分子筛（60-80目）；色谱柱温为55℃，进样器温度为55℃，检测器温度为70℃；极性为负。

（2）定标：以空气为标准气，采用1mL注射器进样，信号根据实际的需要，选择合适的衰减，测出相应的氧，氮峰面积（峰高），重复进样3次，其相对偏差不超过5%，取平均峰面积定标。

（3）进样：将试样用1mL注射器直接进样，并用进样前的试样充分置换注射器，进样后观察氧，氮峰的出现，准确测量其峰面积或者峰高，重复进样3次，其相对偏差不超过5%，取其平均值进行计算。

（4）计算方法：

氧气的含量%=F1×M1（F1×H1）式中F1-氧气校正因子，M1-氧气的峰面积，H1-氧气的峰高

以上仅为PVC分析室目前用色谱法测定氮气中氧气含量的有关参数设置及简单的操作步骤，实际上常用的分析氧气（亦可用于测定氢气的含量）的色谱柱有0.18-0.28mm的5A分子筛与0.18-0.28mm的13X分子筛两种，而分析室则采用的是5A分子筛。13X分子筛在采用99.99%的高纯氩气时，把色谱相关参数调到最佳状态时氢气的最低测量极限为0.002%，氧气的最低测量极限为

0.02%。

当分析氮气含氧的时候载气的选择犹为关键，采用氩气为载气比采用氦气会大幅降低成本。同样的桥流下，氩气灵敏度相对要低些，故采用氩气为载气时，桥电流不能过高。另外，当在分析一般的痕量或者常量气体含氧或者氮时，其最低检测限是10微升/升，因为高纯度的氩气对分析有干扰，使氧气的最低检测限增大。此时最好采用氢气作为载气。但是当测定空压制氮的氮气含氧时，则不能选择氢气作为载气，这是因为空压制氮本身就不能除去空气中的惰性气体，其中以氩气为代表，其含量在1%附近，根据理想气体状态方程

PV=NRT，当压强P与温度T在不断变化时，氩气的体积V是一个动态的数值，我们也无从确定其究竟为何值，只能通过同一个试样，在选用氢气和氩气为载气的时候，在同一台色谱上，不改变色谱参数的前提下，分别对其进行测定，根据正常的操作步骤选择同一标准气对其标定，最后测出的数据是当采用氢气做载气时，所测的氧气含量比用氩气作载气时高1%-1.3%，之后根据测量结果对其进行分析，其最可能的原因是由于氩气的沸点-185.7℃，而氧气的沸点是-183℃，氢气的沸点是-253℃。因此氩气与氧气在色谱柱中的导热系数相当接近，当采用氢气作为载气时，氧气与氩气的峰会互相叠加，形成一个共振峰。因此，此时无论采用峰面积或者峰高计算其含量时，都会比所测试样的实际含氧量高很多，导致测量结果偏高。而采用氩气作为载气时，则可排除因空压制氮中氮气所含有的氩气对分析结果的干扰。因此，在测定公用工程输出的氮气含氧时均采用氩气作为载气，以保证所报出的分析数据的准确性，以便当出现问题时车间可根据分析结果及时的查找原因，排除故障，以保证安全生产。这也是分析室根据质量管理体系所提出的5S活动的积极响应，在实际分析过程中不断的对分析方法进行改进，以保证所出具的分析数据的准确度。四、结语

燃烧法操作的时候黄磷保存比较麻烦，因为其在空气中会自燃，必须保存在水中，而大多数车间均属于甲级防爆，因此，出于安全考虑不提倡使用此方法。吸收法简便，但不如气相色谱法精度高，根据实际的工作需要，当测定较

纯的氢气杂质只有氧气与氮气，而且管道密闭时，分析采用氧吸收法比较方便。此时，氧含量低，氧吸收剂更换周期长，一般为每月换一次，当然根据实际的使用频率来定，当发现其使用异常时即使未到一月，亦会及时更换。实践证明，采用气相色谱法分析的结果准确可靠，并且可一次性分析出氢气，氧气，氮气等组分的含量，并用外标法进行定量测定。一旦发现异常时亦可用标样对其进行校正，快速地判断出所得的结果是否准确。因此，分析室在分析氮气含氧时均用色谱法进行测定。