一种检测气体中痕量卤化物含量的方法与流程

本发明涉及气体分析，具体涉及一种检测气体中痕量卤化物含量的方法。

背景技术：

1、近年来，氢能源成为了全球绿色能源发展和节能减排的研究热点。

2、伴随着氢能源的大规模生产和应用，氢能源的质量标准也随之成为行业关注的热点，gb/t 37244《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》对燃料电池用氢气的杂质进行了严格的要求，其中，总卤化物杂质(按卤离子计)的含量不得高于0.05mol/mol。

3、工业副产氢、化石能源制氢、化工原料制氢等重要的氢气来源都会带来卤化物杂质污染，这些杂质虽然含量很低，却具有强腐蚀性，会引起燃料电池性能不可逆的衰减。研究表明，卤离子在电极阴极上与氧气的竞争吸附会影响燃料电池的工作效率，降低电池性能。gb/t 37244对燃料电池用氢的卤化物杂质要求在50nmol/mol，如此低的限额对分析技术提出了极高的要求。

4、目前，国内外现有的氢燃料中卤素的标准检测方法包括：溶液吸收-离子色谱法、气相色谱-质谱联用法(gc-ms)以及溶液吸收-离子色谱法和气相色谱-电子捕获法(gc-elcd)一同使用的方法。

5、然而，这些方法不仅无法实现氢燃料中所有有机卤化物的定量检测，同时也无法实现无机卤化物和有机卤化物的总量测定。

6、因此，开发出一种能够同时检测无机卤化物和有机卤化物的总量的方法，对于氢燃料电池领域具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术存在无法同时检测无机卤化物和有机卤化物的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种检测气体中痕量卤化物含量的方法，该方法包括：

3、(1)将含有卤化物的待测气体样品引入至吸收溶液中进行吸收处理，得到气体物流i；

4、(2)将所述气体物流i引入至吸附剂中进行吸附处理，并在载气存在下进行脱附处理，得到含有有机卤化物的载气，在水蒸气存在下，将所述含有有机卤化物的载气进行燃烧处理，得到气体物流ii；

5、(3)将所述气体物流ii循环回步骤(1)的所述吸收溶液中，得到混合物流，确定所述混合物流的总质量，并采用预浓缩-离子色谱法获得所述混合物流中卤化物的离子色谱峰面积，即为所述待测气体样品中卤化物的离子色谱峰面积；

6、(4)将气体标准物质按照步骤(1)-步骤(3)进行重复，确定混合物流’的总质量，并采用预浓缩-离子色谱法获得所述气体标准物中卤化物的离子色谱峰面积，并根据式(1)计算待测气体样品中痕量总卤化物(以卤离子计)的含量l；

7、其中，l＝[a1×c0×v0×m1]/[a0×v1×m0]，式(1)；

8、在式(1)中，a1为所述待测气体样品中卤化物的离子色谱峰面积；c0为气体标准物质中目标卤素元素的浓度，单位为nmol/mol；v0为质量流量计记录的吸收气体标准物质的体积，cm3；m1为测量待测气体样品时，称量得到的吸收液的总质量，g；a0为所述气体标准物中卤化物的离子色谱峰面积；v1为质量流量计记录的吸收待测气体样品的体积，cm3；m0为测量气体标准物质时，称量得到的吸收液的总质量，g。

9、本发明提供的方法能够同时检测气体样品中痕量无机卤化物和有机卤化物的含量，并且检测结果准确度高、稳定性好。

技术特征：

1.一种检测气体中痕量卤化物含量的方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述待测气体样品选自氮气、氩气、氦气、氢气、氧气、空气、天然气中的至少一种；和/或

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述待测气体样品的流量为10-100ml/min。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，相对于卤化物含量为0.02-500ppm的所述待测气体样品，所述吸收溶液的用量为50-200g。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述吸收溶液为碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的组合，且所述碳酸钠溶液的体积摩尔浓度为1-4mm，所述碳酸氢钠溶液的体积摩尔浓度为0.5-2mm。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述吸收处理的条件至少包括：温度为0-30℃，时间为5-20min。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述吸附处理的条件至少包括：温度为零下80℃至0℃；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述水蒸汽流量为1-4ml/min。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述燃烧处理的条件至少包括：温度为800-1300℃，平均停留时间为1-10min。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，在离子色谱测试过程中，淋洗液为浓度为2.5-4mm的碳酸钠溶液。

技术总结
本发明涉及气体分析技术领域，公开了一种检测气体中痕量卤化物含量的方法。该方法包括：(1)将待测气体样品引入至吸收溶液中进行吸收处理，得到气体物流I；(2)将气体物流I引入至吸附剂中依次进行吸附处理和脱附处理，得到含有卤化物的载气，将含有卤化物的载气进行燃烧处理，得到气体物流II；(3)将气体物流II循环回吸收溶液中，得到混合物流，确定待测气体样品中卤化物的离子色谱峰面积；(4)将气体标准物质按照前述步骤进行重复，确定气体标准物中卤化物的离子色谱峰面积，并计算待测气体样品中痕量卤化物含量L。本发明提供的方法能够同时检测气体样品中痕量无机卤化物和有机卤化物的含量，并且检测结果准确度高、稳定性好。

技术研发人员：杨嘉伟,袁方,舒琳雅,刘季业,胡雪莲,司升玲,廖梦
受保护的技术使用者：四川中测标物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14