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气相色谱是否可以分析氮氧化合物?

2021-04-142866

      氮氧化合物(nitrogenoxides)包括多种化合物,如氧化亚氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除二氧化氮以外,其他氮氧化物均极不稳定,遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又变为二氧化氮。因此,职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟(气),主要为一氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮为主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。

      在高温燃烧条件下,NOx主要以NO的形式存在,Z初排放的NOx中NO约占95%。但是,NO在大气中极易与空气中的氧发生反应生成NO2,故大气中NOx普遍以NO2的形式存在。

       空气中的NO和NO2通过光化学反应,相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时,NO2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分--硝酸(HNO3)。在有催化剂存在时,如加上合适的气象条件,NO2转变成硝酸的速度加快。特别是当NO2与SO2同时存在时,可以相互催化,形成硝酸的速度更快。

目前很多化工工艺或环境检测对于氮氧化合物的测定要求越来越高,很多检测人员期待用气相色谱的方法进行测定简便直接,但是是否可以准确测定呢?

基本理论

典型氮氧化合物物理特性

组分熔点℃沸点℃
NO/N2O2
-163.6-151.8

N2O3

-1023.5

NO2/N2O4

-11.221.2

NO/N2O2平衡

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系统25℃条件下转化率表

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NO和NO2平衡

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N2O3只有在3.5℃以下才保持稳定,温度高于此温度就会根据上述公式分解转化,可通过低温的方法富集

N2O3.

氧气存在的情况下NO和NO2的反应

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由于活性氧基团的存在上述反应会快速进行,也就是NO会迅速转化为NO2。

NO2与含乙烯基苯的高分子聚合物发生反应

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NO2会发生芳烃取代反应,该反应取决于温度和压力条件。

       上述气体反应平衡都取决于压力条件,压力越高二聚氮氧化合物浓度越高,对于毛细色谱柱来说进样口和检测器两端的压力不同,这些压力的变化会影响气体反应的平衡,所以进样口处的浓度要高于检测器端浓度。NO2表现为前倾峰,前倾程度取决于压力参数Kp, NO/N2O2 (ii)。NO无前倾现象(大多数高分子聚合物色谱柱上位于N2和CO之间)。

NO在没有O2NO2存在的情况下可以通过分子筛、活性氧化铝、高分子聚合物或硅胶柱等进行分析,硅胶柱上NO和CO2为合峰,NO2可在硅胶柱上分析但峰型较差。

分析案例展示

N2O分析

色谱柱:9ft×1/8 ss Hayesep Q 80-100目

检测器:TCD

载气流速:He30mL/min

柱箱温度:50℃

进样量:1mL

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1.空气2.甲烷3.CO2 4.N2O5.NH3 6.乙烷7.H2S 8.COS

氮氧化合物分析

色谱柱:SC-PoraPLOTQ25m×0.25mm×8um

检测器:MS TIC

载气流速:He1.2mL/min

柱箱温度:-80℃(5min)→15℃/min→150℃

分流比:1:15

进样体积:六通阀100uL

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1.N2 2.CO 3.NO 4.CO2 5.N2O 6.H2O 7.C2N2 8.HCN


(来源:天美(ZG)科学仪器有限公司)






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