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PFPD检测器介绍
介绍一种分析超低硫的新型检测方法
PFPD 检测器
目前,随着分析技术的不断提高,硫的分析手段越来越多,分析方法越来越完善,分析
的准确性和快速性也越来越高。但对于超低硫的分析却一直没有很好的办法,公认的比较准
确、快速的库仑分析方法对于小于0.5ppm 的样品也显得力不从心。而在实际工作中有很多的
样品需要准确分析低于0.5ppm 的硫含量,如工艺比较先进的连续重整装置所使用的精制油的
硫含量要求在0.2~0.5ppm之间,根本无法使用库仑法进行分析。下面向大家介绍一种目前较
为先进的分析方法:用带PFPD检测器的色谱法进行分析。根据本人的实际使用经验,使用
PFPD检测器,对于色谱分离出的单一的硫化物峰可以准确分析到0.05ppm左右,对超低硫效
果十分不错,而且分析速度较快,对于汽油组分只需半个小时左右。下面从六个方面对PFPD
检测器进行介绍,以便大家能了解这一分析技术。
1 、什么是PFPD ?
脉冲式火焰光度检测器 (The Pulsed Flame Photometric Dectector ,PFPD )是基于
火焰燃烧的气相色谱检测器大家族中的新成员。PFPD操作于脉冲火焰而不是传统的连续火
焰,且较传统的火焰光度检测器提供了大量改进:
▲提高了检出限
▲提高了选择性(相对于碳氢化合物)
▲降低了氢气和空气的消耗
2 、PFPD 的操作原理
与传统的FPD检测器相比,PFPDj检测器在操作时通过将空气和氢气的流速限制到大约
只有FPD 的十分之一,从而显著地改善了检出性和选择性。在这样低的流速下根本无法形成
连续的火焰,这样燃烧室和点火室就会充满空气和氢气的混合气体,当混合气体进入点火室
后就会被点燃,火焰向下蔓延进入燃烧室,到达燃烧室的底座时就会熄灭。然后检测器又会
重新充满混合的可燃气,重复上面的过程,一直这样周而复始地进行下去。
PFPD 的火焰是脉冲式的而不是连续燃烧主要是因为氢气和空气的流速不能维持火焰的
连续燃烧。整个火焰脉冲过程包含以下四个阶段:
▲填充:空气和氢气混合并从两处进入燃烧室。一部分燃烧气与柱馏出物混合向上流动
进入石英燃烧管的中间,另一部分气流经过石英燃烧管的外周进入点火室。
分析网 info@ xzcc@ 第1 页 共5 页
介绍一种分析超低硫的新型检测方法
▲点火:点火室里有一个连续加热的点火线圈,当混合燃烧气到达点火线圈时,就会被
点燃。
▲蔓延:燃烧的火焰向下蔓延至燃烧室,当火焰至燃烧室底部时就会熄灭。在火焰蔓延
阶段,自色谱柱进入燃烧室的样品分子在火焰中被分解为简单的分子或原子。
▲激发:在火焰蔓延及蔓延以后的两个阶段中,感兴趣的样品原子经过进一步的反应而
形成带电的激发态粒子,这种激发态的粒子会发射出光。火焰背景发射在蔓延过程后约不到
0.3毫秒内就会完成,而硫、磷分子这样粒子的发射却要经历相对比较长的时间。这种发射
时间的不同使PFPD检测器的检出性与选择性都大大得到了增强。
以下的示意图说明了PFPD检测器整个火焰脉冲过程包含的四个阶段:
3 、PFPD如何提高检出限和选择性?
PFPD提高检出限和选择性主要是下面两个因素作用的结果:
▲特定元素发射与背景发射在时间上的分离
▲增强了发射光的强度(发射时间的增长)
下面进行详细的说明:
(1)脉冲火焰的背景发射
与传统FPD相同,PFPD使用空气-氢气火焰,在富氢火焰中有助于一系列气相化学反应
的发生,其中的一些反应会产生能发射光子的分子(例如,化学发光反应)。重要的激发态
燃烧产物包括CH*、C2*和OH* 。从这些燃烧产物发出的光即为背景发射。富氢火焰通常在
最大接近436nm 的蓝区产生碳氢化合物的背景光。
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介绍一种分析超低硫的新型检测方法
(2 )随时间变化的发射线轮廓
脉冲火焰操作的一个突出优点是得到得发射线轮廓随着时间的变化而变化。火焰脉冲能
使含硫或磷化合物的分子发射与火焰背景发射自身在时间上是分开的,因为火焰背景的发射
时间比要分析物质的激发态分子的发射时间要短很多。比如,在火焰蔓延到燃烧室的这时间
内,CH*和OH*在富氢火焰中就会发生发射,这个时间的典型值为2-4
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