用气相色谱法分析煤气中硫化物

摘 要：在煤气产生过程中会有有毒气体产生，其中硫化物（主要为H2S）占据了较大部分，本篇主要探究了使用气相色谱法测定煤气中H2S含量的方法及优势，结果表明，使用气相色谱检测煤气中硫化物含量，具有容易操作、用时短、较强的严密性以及较高的准确度等特点，显著优于传统的分光光度以及滴定等分析方法。

关键词：气相色谱 煤气 H2S硫化物 滴定 分光光度

在煤气制造过程中，常有毒性的硫化物气体产生，如CH3SCH3，COS，H2S，SO2等（主要为H2S）[1]。过多的硫化物不仅会引起管路或设备堵塞、催化剂失活、腐蚀等工业生产问题，而且也严重危害着人体的健康。因此，应严格限制煤气制造过程中硫化物的产生量，而准确测量硫化物的含量，成为一个关键的问题。在煤气产生的硫化物中H2S占据主要部分，本篇笔者分别使用国标的碘滴定法，测定仪比色法以及气相色谱法对少量H2S进行测定比较，实验结果显示：气相色谱法分析煤气中含有H2S量一般为1到5000个10-6之间，且气相色谱操作方法更简单，用时短、较强的严密性以及较高的准确度，显著削弱其它硫化物对H2S的干扰，具体内容如下：

一、实验部分

1.实验材料

实验采用气相色谱仪、安置FPD的双火焰检测器、手动进样六通阀（北京京科瑞达科技有限公司生产），进样器材全部为PTFE（聚四氟乙烯管）材质，进样器规格1ml，PTFE的定量环，涂有PTFE的取样袋，色谱柱亦为PTFE材料，柱内为为10%的磷酸三甲苯脂（TCP）填充，BF-2002色谱工作站软件进行色谱信号以及数据资料的处理。标准H2S气体的低浓度分别为1 mg/m3 ，3 mg/m3，6 mg/m3，12 mg/m3，高浓度分别为400 mg/m3，800 mg/m3，1200 mg/m3，1600 mg/m3。

2.实验环境[2]

COL（柱箱）温度为50℃，ING（注样器）温度为200℃，DET（检测器）温度为200℃，载气速度为每分钟30ml，氢气速度为每分钟140ml，空气分别为每分钟180ml和2170ml。

3.实验方法

3.1气相色谱法

第一步：将气体注入装置中，然后打开开关，待所有仪器准备就续，继续空气注入10分钟，引燃待到基线保持平稳[3]。

第二步：使用不锈钢管将标气钢管连于六通阀进口，之后将通气管外露侧放入一装有水的容器中（要没入水面以下），用来吸收外漏的H2S。

第三步：在低浓度环境下，将配置好的四组样品分别进样3次，取平均值，记录数据结果。在高浓度条件下，进行同样的操作。

第四步：对色谱图上塔前，塔后的气体进行分析。

3.2滴定法和分光光度法

均按照按照常规操作方法进行规范操作。

二、结果分析

在进行分析前，先将煤气通过干燥器（装有无水氯化钙），放入取样袋，待煤气温度降到25摄氏度，于六通阀的进样处使用取样袋进行接样后即可开始分析。

1.不同分析方法测定样品

分光光度计法不适合用于塔前气体的分析，因此，只用于塔后。其结果如下（表1）。

表1样品气体使用3种方法测定结果比较

由此可以看出测定结果不足于完全说明气相色谱的联系所在，因此又进行了标准品的分析。见表2。

由表2标品的测定，表面并不可以看出气相色谱法测定的优势，但是与表1样品分析比较来看，在滴定法和分光光度法的测定过程中，受除H2S之外的其它硫化物干扰明显，尤其在滴定法中需消耗更多的碘液 。因此使用气相色谱法分析H2S能明显削弱其它硫化物的干扰。且从表1还可以看出，气相色谱的重复准确性更好，表2则表明使用气相色谱法，使H2S回收更完全，得到的数据更准确明显。

表2三种不同方法测定标准品的结果比较

2.气相色谱法精密度检验

经精密度检验发现气相色谱法测定5组样品，其塔前5组的测定数据分别为1553.3 mg/m3，1563.4 mg/m3，1578.6 mg/m3，1559.5 mg/m3，1586.9 mg/m3，相对标准偏差为0.63，塔后5组的测定数据分别为5.64 mg/m3，5.87 mg/m3，5.76 mg/m3，5.42 mg/m3，5.83 mg/m3相对标准偏差为0.97，由此可以看出气相色谱测量H2S的精密度良好。

三、讨论

首先在实验过程中，一定要严格控制实验条件与实验步骤，其中OL（柱箱）温度为50℃，ING（注样器）温度为200℃，DET（检测器）温度为200℃，载气速度为每分钟30ml，氢气速度为每分钟140ml，空气分别为每分钟180ml和2170ml。在进样的过程中，确保到气体严密，不可有泄漏现象；进样检测的过程中，严格按照先后步骤，不可有步骤省略遗漏情况；在对结果数据进行分析前应严格按照将煤气通过干燥器（装有无水氯化钙），放入取样袋，待煤气温度降到25摄氏度，于六通阀的进样处使用取样袋进行接样之后再进行分析，以确保实验的准确性。使用滴定法时，为确保严密性，遵循大量液体测量使用大的测量器具，微量液体测量使用小的测量器具。

本次实验以操作难易度，分析用时，准确度以及精密度等几个指标为评定标准，以对照实验的的方法，分别对气相色谱法，滴定法，分光光度计法三个分析方法进行了综合评价。从实验结果来看：比较3种分析方法测定样品的数据，可以看出气相色谱法的重复性以及准确度比另两种方法更好；由3种不同分析方法所分别测定的样品和标准品数据进行比较，在滴定法和分光光度法的测定过程中，受除H2S之外的其它硫化物干扰明显，尤其在滴定法中需消耗更多的碘液 。因此使用气相色谱法分析H2S能明显削弱其它硫化物的干扰，而且能使H2S得到回收完全，测得的数据更加准确。通过气相色谱法对5组塔前塔后气体的测量进行精密度检验，结果发现其塔前5组的测定的相对标准偏差为0.63，塔后的相对标准偏差为0.97，充分证明了气相色谱法的精密度良好。所以，综合各项指标来看，使用气相色谱法检测煤气中硫化物含量比滴定法和分光光度计法更准确严密，具有更高的科学性和可行性。

四、结果

使用气相色谱检测煤气中硫化物含量，具有容易操作、用时短、较强的严密性以及较高的准确度等特点，显著优于传统的分光光度以及滴定等分析方法，在工业进行煤气中检测硫化物过程中值得推广使用。

参考文献

[1]张春会，于永江，岳宏亮 梁小勇.考虑效应的煤岩应力-渗流耦合数学模型[J].岩土力学. 2010，31（10）：3217-3222.

[2]GB/T 14678 -1993 空气质量硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和1，2-乙二硫醇的测定气相色谱法[S].

[3]中国市政华北设计院.GB/T 10410-2008，人工煤气和液化石油气常量组分气相色谱分析法[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2009.