气相色谱对汽车尾气成分的检测

章 程，黄小强，方 华

(上海华爱色谱技术有限公司，上海200437)

0 引言

随着我国大力推行国五标准，市场对于汽车尾气检测系统的需求量越来越大［1］。目前我国汽车尾气的检测方法主要是不分光红外吸收法用于分析测试 CO、CO2、HC、NOx等气体的浓度，电化学法可用于测量O2、NO等，氢火焰离子化法用于HC的测量［2］。可以看出，并没有一种方法或一种仪器能同时进行汽车尾气中空气、CO、CO2、HC、NOx等气体的检测。而根据本文实验可以发现，文中所用GC-9560型色谱仪经过改装能够实现这些气体在同一台仪器上进行检测。即采用了双自动阀切换技术，结合FID、TCD检测器，其中，阀切换系统与填充柱、TCD检测器检测无机组分，毛细柱与FID检测器检测有机组分。而且气相色谱的可操作性强，可通过不同检测器与不同色谱柱的搭配或是不同流程以达到检测其它不同物质的目的，能够适应标准，且能够实现系统模块化、功能强大、人机操作方便。因此，本实验方法在汽车尾气检测方面的发展前景值得期待。

1 实验部分

1.1 仪器及系统

色谱仪:GC-9560型气相色谱仪(上海华爱色谱分析技术有限公司)，含TCD检测器，FID检测器，一个自动十通阀与一个自动六通阀;

色谱柱A:2 m/Φ3的Silica Gel填充柱;

色谱柱B:4 m/Φ3的5A分子筛填充柱;

色谱柱C:30 m×0.32 mm KCl处理Al2O3毛细柱［3-4］;

标准气体:4 L，大连大特气体有限公司。

阀切换系统见图1。图中显示的为初始状态，样品气通过进样口进入定量环，仪器开始时，阀1切换，开始取样。样品经过SILICA GEL柱与5A柱，在空气组分与CO、NO进入5A柱后，CO2出SILICA GEL柱之前切换阀2。CO2与 N2O通过 SILICA GEL柱进行分离依次经TCD检测后切换阀2，H2、O2、N2、NO、CH4、CO 经 5A 柱分离依次经 TCD 检测后再次切换阀2，待NO2出SILICA GEL柱后，阀回到初始状态，对SILICA GEL柱进行反吹。阀3为FID取样阀。

图1 阀切换系统Fig.1 Valve switching system

1.2 实验

柱炉温度:60℃;进样器温度:200℃;热导温度:150℃;FID检测器温度:200℃;载气:Ar;毛细柱柱前压:0.1 MPa;空气压力:0.1 MPa;氢气压力:0.1 MPa;TCD系统载气流速:30 mL/min;FID系统载气流速:10 mL/min。

2 结果与讨论

根据标气组分及查阅文献所得色谱柱对应出峰顺序定性，表1为标气的组分。

2.1 TCD

图2为TCD系统上获得的色谱图，阀2分别在1.5、3、8.4、15 min 时切换，出峰顺序为 CO2、N2O、C2、C2、He、H2、O2、N2、NO、CH4、CO、NO2，其中 N2O、O2、NO2出峰较小，在图上显示不全。表2为6次重复性试验结果。

2.2 FID

图3为FID系统上获得的色谱图，出峰顺序为甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、乙炔。表3为6次重复性试验结果。

表1 标气组分及浓度Table 1 Standard gas composition and concentration

表2 TCD上各组分出峰面积重复性Table 2 Reproducibility of the analysis

图2 TCD色谱图Fig.2 TCD Chromatogram

图3 FID色谱图Fig.3 FID Chromatogram

表3 FID上各组分出峰面积重复性Table 3 Reproducibility of the analysis

3 结论

在TCD检测器上，各无机组分均能被检测并分离，其中氧化亚氮与二氧化碳、一氧化氮与甲烷能够有效的分离并自动积分;在FID检测器上，根据色谱柱的特性，按碳数出峰，能够分离并清晰识别。且重复性试验均满足分析要求。

［1］GB 18352.5—2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)［S］.

［2］李芸，陈沭沧，王雅芬.汽车尾气和大气中C1～C4烃类分析方法研究［J］.上海环境科学，1996，15(1):33-37.

［3］邱夜明，于敬信，冯长根，等.汽车怠速排放成分色谱分析方法研究［J］.北京理工大学学报，1999，19(5):627-630.

［4］李巍，朱永法.气相色谱对气相甲醛的快速测定［J］.现代仪器，2002，8(5):12-14.