顶空气相色谱法测定富氢水中的氢气

摘要　树立顶空气相色谱法测定富氢水中氢气的办法。选用顶空的办法将水中的微量氢气转移到气相中，经过分子筛色谱柱别离，用热导检测器测定。剖析条件如下：分流比为 5∶1，气液体积比为 1.2∶1，平衡温度为 40℃，平衡时刻为 15 min。水中氢气的质量浓度在 0.080~1.603 mg／L 范围内与色谱峰面积成杰出线性关系，线性相关系数为 0.999，办法检出限为 0.005 mg／L。样品加标收回率为 91.03%~94.25%，测定成果的相对规范偏差为0.61%~2.32%(n=6)。该法可用于富氢水中氢气的测定。

办法概述

富氢水是近年来呈现的一种含有氢气的饮用水，在有关富氢水的研讨或出产使用过程中，都需求精确测定富氢水中溶解氢气的质量浓度，现在测定富氢水中氢气质量浓度的办法首要有气相色谱法、电极法和氧化复原滴定法［15］。电极法和氧化复原滴定法都是经过测定富氢水的氧化复原目标来确认水中氢气的质量浓度，简单遭到其它氧化复原性物质的搅扰，影响测定成果的精确性；气相色谱法将氢气与其它物质在色谱柱上进行别离，然后进行测定，该办法能够消除搅扰，测定成果精确。因为氢气在水中的溶解度比较小，直接进样剖析相对困难，笔者选用顶空的办法将水相中的氢气转移到气相中进行测定，具有较好的效果，能够满意实践测定要求。

首要仪器与试剂

气相色谱仪：GC-2020型，配 氧化锆（ZD）检测器，

顶空主动进样器：ZKPAS-16B 型

高纯氮气：纯度均大于 99.999%

色谱条件

色谱柱：不锈钢填充柱 柱箱：60℃

顶空条件

平衡温度：40℃；平衡时刻：15 min ；阀箱温度：100℃；传输线温度：100℃；混合等级：10 级；混合时刻：2 min ；进样口温度：200℃；检测器温度：200℃；柱温：40℃，坚持 5 min ；载气：氩气，流量为 3 mL／min ；分流比：5∶1。

氢气规范溶液的制备

经气体分散器向超纯水中充高纯氢气至水相中氢气到达饱满，水中氢气的饱满质量浓度经过丈量水温后查表取得。在虹吸效果下收集饱满含氢水样，用超纯水稀释，配制成所需质量浓度的氢气系列规范作业溶液。

样品前处理

取 10 mL 水样于专用顶空瓶中，用钳口东西敏捷密封，振摇 10 s，放至顶空主动进样器上进行剖析选用顶空办法剖析水中的氢气，要将氢气与氧

气、氮气分隔，一起削减水蒸汽的搅扰。挑选 5A 分子筛毛细管柱，能将氢气与氧气、氮气有用别离，同 时 5A 分子筛毛细柱的柱效受水蒸汽影响较小且加热后可恢复。结合别离度和剖析时刻，对柱箱温度、色谱柱流量进行优化，设定柱箱温度为 40℃，色谱柱流量为 3 mL／min，剖析时刻不超越 5 min，色谱图见图 1。由图 1 可知，氢气与氧气、氮气能够彻底别离，色谱峰形杰出，没有杂质搅扰。气液体积比是影响顶空剖析灵敏度和平衡功率的重要因素。取样量少时，气液体积比大，剖析灵敏度低，气液平衡的时刻长；取样量增大时，气液体积比减小，剖析灵敏度进步，气液平衡的时刻缩短；取样量过大时，主动顶空进样器的针头会插至液面以下，导致无法剖析。与主动顶空进样器适配的顶空瓶体积为 22 mL，为确保水样不被吹入进样体系，又能到达较高的灵敏度，挑选气液体积比为 1.2∶1，对应的取样量为 10 mL。

顶空平衡温度

温度是影响气液平衡的重要因素，进步平衡温度能够缩短平衡时刻，加大待测组分的挥出量。以饱满含氢水为样品，调查平衡温度分别为 30，35，40，45，50℃时氢气响应值的改变，成果见图 2。由图 2 可知，跟着平衡温度的升高，氢气的响应值敏捷增大，40℃后改变缓慢；一起水蒸汽含量增大，色谱柱损坏的几率加大，而且顶空瓶的压力增大，使气密性遭到影响。在满意灵敏度和重现性的条件下，挑选顶空平衡温度为 40℃较为适宜。

顶空平衡时刻

顶空平衡时刻是在必定的平衡温度下到达气液平衡所需求的时刻，是影响提取功率的一个重要参数。以饱满含氢水为样品，在平衡温度为 40℃的条件下，调查平衡时刻分别为 5，10，15，20，30 min时氢气响应值的改变，成果见图 3。由图 3 可知，跟着平衡时刻的延伸，氢气的响应值增大，10 min 后改变缓慢，15 min 后根本平衡。这是因为氢气在水中溶解度小，易挥发，氢气分子小，分散速率快，简单到达平衡。归纳考虑挑选平衡时刻为 15 min。

线性方程

于 6 只顶空瓶平分别参加 0.0，2.0，5.0，8.0，9.0，9.5 mL 高纯水，再分别参加 10.0，8.0，5.0，2.0，1.0，0.5 mL 温度为 20℃的饱满含氢水，得到水中氢系列规范作业溶液，对应的质量浓度见表 1。在 1.2 仪器作业条件下进样剖析，以氢气在水中的质量浓度 (x)为横坐标，以色谱峰面积 (y) 为纵坐标，制作规范作业曲线，得线性方程为 y=354.31x+1.451

3，相关系数为 0.999。

办法检出限

以纯洁水为空白样品，参加少数饱满含氢水，得到低质量浓度加标样品，平行测定 7 次，测定成果的规范偏差 (s) 为 0.001 41 mg／L，依照公式MDL=3.143s 核算办法检出限，得办法检出限为0.004 44 mg／L，取值为 0.005 mg／L。

加标收回实验

在纯洁水中参加不同量的饱满含氢水，按 1.4办法处理样品，在 1.2 仪器作业条件下对样品平行测定 3 次，核算均匀收回率，成果见表 3。由表 3 可知，不同加标量的均匀收回率为 91.03%~94.25%，标明该办法精确度较高。

结语

选用顶空的办法将富氢水中的微量氢气转移到气相中，经过分子筛色谱柱别离，氧化锆检测器检测。该办法灵敏度高，线性关系好，可用于富氢水中氢气含量的测定。