主题：【第十四届原创】试制内置式微型甲烷转化器用于一氧化碳和二氧化碳的测定

目前做二氧化碳还原非常热门，相关的色谱检测需求与日俱增。

要测定一氧化碳和二氧化碳不能直接使用FID，因为这两种物质在FID上几乎没有响应信号。只有通过镍催化剂高温还原为甲烷后才有足够强度的FID信号，所以一般要另外加配甲烷转化炉。

传统的甲烷转化炉体积较大，并且造成色谱峰的延迟和展宽，效果并不理想，并且通常不能适用于毛细管柱。据报道，国外已经有微型化的甲烷转化装置，可内置于FID内部，不需要额外的转化炉，且死体积非常小，这对提高柱效是非常有利的，特别是适用于毛细管柱的情况。

最近有相关的测定需求，于是决定自制一个这种微型化的甲烷转化装置。

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1、镍催化剂制备

以上试101担体负载10%金属镍：10.6g四水合乙酸镍加约100mL乙醇加热溶解，然后加入25g担体（上试101，筛分0.20~0.25粒径），加热至微沸并充分摇匀。移到红外灯下继续烘烤至完全干燥。烘烤过程中轻轻震荡和翻动，防止结块，最后得到松散颗粒。颗粒在120度进一步烘干3小时，然后移入高温炉（马弗炉或管式炉），420度空气气氛下灼烧24小时。

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2、转化器装填

转化装置如下图，类似于尾吹接头，可插入FID并用螺母固定至FID入口。催化剂床层长30mm，直径3mm，两端用不锈钢丝网固定。侧口输入还原用的氢气。



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3、使用条件

将转化装置安入FID，保证催化剂床层区域全部插入FID加热区，并在FID入口与柱箱过渡处做适当保温，如下图。



接入色谱柱和氢气气路。使用2mm内径填充柱时，柱流量10mL/min；使用PLOT-Q毛细管柱（0.53mm）时柱流量3mL/min。还原氢气流量20~25mL/min。FID设置氢气流量20mL/min、氮气流量30mL/min。

先通氢气，并将FID升温至350~380度，使催化剂还原活化。活化约3~5小时后点火，待基线稳定后可以使用。

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4、转化效果

分别接2mm填充柱（Hayesep-D）和0.53mm毛细管柱（PLOT-Q），进空气-一氧化碳-二氧化碳混合气，色谱图如下。所得峰型尖锐不拖尾，说明转化效果较好。





评价转化炉的转化效率，应该用同等摩尔浓度的一氧化碳、甲烷混合标气进样测定，计算一氧化碳与甲烷的峰面积比。若一氧化碳能完全还原，则面积比应接近100%。限于目前没有合适的混合标气，故自行用空气与一氧化碳混合，制得一氧化碳摩尔分数约为100ppm的混合气，同时由于空气中甲烷浓度约为2ppm，从而可对还原效率进行估算。虽然这种估算不太准确，但实验结果初步证明，FID设置温度360度时，一氧化碳转化效率可接近90%，说明转化率较高。