主题：【第三届原创参赛】气体中油分析方法的探讨(10月)

原文由 xing-xing(xingzhenhai) 发表:
我们用红外方法

原文由 独钓寒江雪(hzhhqt) 发表:
有没有用色谱来自分析的？

原文由 青林(wyqql2060) 发表:
楼主是做什么行业的?

原文由 霹雳虎(wuweicheng85) 发表:
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气体中的油含量作为评价气体产品质量的一个重要指标,越来越受到人们的关注和重视。目前，国内外的科学工作者正在积极的研究和探讨工业用压缩气中的微量油的测定方法，以求达到准确的测定压缩气体的微量油浓度。气体当中的油分主要来源于压缩机压缩气体时,或盛装容器介质对其的污染,以及原料空气中碳氢化合物的集聚。其存在状态可分为以液体微粒存在的气溶胶形式和以气态大分子烃存在的油蒸气形式，这些有机碳氢化合物一般是石油化工、炼焦化工、油漆、农药、有机化工等行业排放废弃物以及机动车排放的尾气的主要成分。这些来自压缩机随原料气带入系统的油不仅会使催化剂中毒失效、降低产品质量，而且会降低换热效率，危害脱硫、变换等吸收净化系统，尤其在制氧行业中，压缩空气的含油量直接影响到制氧设备的安全性。即使是近年来发展起来的无油润滑压缩机，仍有部分微量油随活塞杆进人气缸。所以对于生产气中微量油浓度的定期测定就成了工业生产中必不可少的环节。

气体中油浓度分析的难点是气体中油的收集问题，吸附油的溶剂的选择和采用的分析方法有关。微量油的测定方法大致包括重量法、紫外分光光度法、红外分光光度法、荧光光谱法、比浊法、气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱一质谱连用技术等，但最常用的还是前3种方法。我们厂有着不少的压缩机，我们要经常对压缩机气体中油含量进行测定，我们常用的方法是红外分光光度法。其它方法在满足条件的情况下也可以进行尝试，现在我们就气体中油的含量测定方法进行探讨。

一、油分的吸收

气体中油含量的浓度范围一般在几十ppm以下,且油的组成复杂,无法通过直接测定的方法来检测。需要预先对气体样品进行适当的前处理,将其中的油分定量吸收并提浓再进行测定。主要的吸收方法有溶剂吸收、吸附材料吸收、冷凝富集吸收等。

1、溶剂吸收。

溶剂吸收即在多孔玻板吸收管、喷泡式吸收管或洗气瓶等装置内盛装一定体积的吸收溶液,将气体以一定的流量通过吸收装置,并用湿式气体流量计准确计量通过吸收装置的气体体积,气体中的油分被吸收溶液定量吸收。吸收溶剂应对油分有很好的溶解能力,并根据后续检测方法的特点来进行选择。常用的吸收液有:四氯化碳、正己烷、环己烷、氯仿、石油醚等。

2、吸附材料吸收

在取样管中充填一定量的纤维材料(脱脂棉、玻璃纤维、聚丙烯纤维等)、定量滤纸、玻璃纤维薄膜或其它吸附材料(如活性炭等),取样时让样气以一定的流速通过取样管,并用湿式气体流量计记下气体的取样体积。气体中的油分被吸附材料吸附下来,再通过有机溶剂将其溶解后测定。

3、冷凝富集吸收

将玻璃螺旋冷凝管浸没在液氮等冷媒中,将样品气以一定的流量通过冷凝管,气体中的油分被冷凝在螺旋管内,再用溶剂将其洗脱。

二、分析方法

1、红外分光光度法

此法是我们化验室所用的方法，它是目前比较常用的油分测定方法。油类物质的主要成分均为长链烷烃或芳烃,无论种类如何,其在2930 cm^-1、2960 cm^-1和3060 cm^-1处均有特征吸收峰,分别对应CH₃-基团中C-H键的不对称伸缩震动频率、-CH₂-基团中C-H键的不对称伸缩震动频率和芳香环中C-H键的不对称伸缩震动频率。且其吸收满足朗伯—比尔定律。从方法原理及测量仪器上来分,红外光度法又可分为红外分光光度法和非分散红外光度法。分光光度法可以分别测定油分中甲基、亚甲基和芳香环的特征吸收,并且校正了脂肪烃和芳香烃的相互影响,因此该法适用于各种不同来源或种类的油分分析,而且不必特别筛选或确定特殊的标准油,就能得到比较准确的定量分析果。非分散光度法主要是测定油品中甲基(CH₃-)、亚甲基(-CH₂-)的红外吸收,其波长则被固定在3.4μm处,只能做定量测定。由于不同种类的油品在此处的比吸光系数会有一定差异,特别是当油品中含有较多芳香烃的情况下。所以在应用该方法时,配制标准溶液的标准油不可随意选取,应尽可能选取与污染源相同的油样为标准油样。

2、紫外分光光度法

紫外分光光度法测定气体中的微量油，是基于油中含有的带有共扼键和苯环的芳香族化合物在紫外区有特征吸收为基础，因而可借助于该法测定具有共扼双键结构的物质的浓度来确定气体样品中的含油浓度。此方法的理论基础是基于朗伯一比尔光吸收定律。

油类物质在紫外光区都有特征吸收区。带有苯环的芳香族化合物主要吸收波长为250—260nm，带有共扼双键的化合物主要吸收波长为215—230nm，不同的样品吸收值不同。为使测定结果有较高的灵敏度和准确度，必须对入射波长进行认真地选择，其关键是:检测波长等于被测物质的吸收波长，被选好的波长既应是该物质的最大吸收波长，也应是该物质的最佳吸收波长。若同时满足上述条件才能作为该物质的测定波长。

3、重量法

重量法,即让样品气通过装有有机溶剂或吸附材料的取样器,气体中的油被吸附过滤下来,通过精密分析天平将取样前后的取样器进行准确称重根据取样前后的重量差来计算气体中的油含量。对于用到有机溶剂的情况,一般还需将吸收液转移到经恒重的烧杯,在水浴上将溶剂蒸干后再予以称重。重量法是含油量测定较早使用的方法,但由于重量法的低灵敏度,决定了它仅适用于油含量较高的样品分析,并且需要较长的采样时间。取样时间需要50～100 h。随着一些检测能力更好的方法的出现和气体中油分限值的降低,重量法已逐渐不能适应检测需求了。

三、气体中油含量测定中需要注意的问题

1、油分吸收时流量和取样时间的控制

油分吸收时气体流量的大小是影响吸收效率的重要因素。使用溶剂吸收时,流量过大会使吸收溶剂大量挥发,既影响油分的吸收,又污染周围的环境;使用吸附材料吸收时,流量过大会极大地降低吸附效率,甚至会损坏膜或滤纸等吸附材料,造成实验失败;而流量过小,又可能大大延长吸收时间。所以针对不同的样品、实验设备和条件,需通过不断实验,逐步摸索最佳的取样流量,在吸收效率和吸收时间上取得较好的平衡。

2、标准油的选择

由于油的种类非常多,不同种类的油成分差别较大,在应用分光光度法测定时,它们的吸收谱带也会有一定的差别。所以标准油选择是否恰当是含油量测定准确度的关键。应尽可能选用与污染源种类相同或相近的油品来配制标准溶液。当无法明确气体中油的来源和成分时,则只能选用适当的替代品。

3、取样做样安全

我们在采取样品的时候，一般现场压力都比较大，取样时要注意调节到合适的流量后取样，确保取样安全。我们采用的吸收液是四氯化碳，而它是一个有毒性的物质，我们在取样做样过程中要带好一次性手套，保护好自己，避免溅到身上，做样时尽量在通风厨内进行，要保持好通风，确保安全。

近年来,随着新的测定方法的研究应用和老方法的不断推陈出新，气体中微量油浓度的测定方法日趋增多，使得我们在测定油浓度时有了更多的选择，但是每一种方法都有一定适用性和应用范围，也都存在局限性和缺点，所以针对不同的样品要采取不同的测定手段，最好能用多种方法同时测定进行对比验证。随着新的测定方法和测定仪器的出现，油浓度的测定正在朝着灵敏度高、快速高效、适应性广、操作简便的方向发展。