ICS17.180.99 N52 中华人民共和国国家标准 GB/T32190—2015 气相色谱用火焰光度检测器测试方法 Standardpracticeforusingflamephotometricdetectorsingaschromatography 2015-12-10发布 2016-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。 本标准起草单位:上海仪盟电子科技有限公司、中国仪器仪表行业协会、上海仪电分析仪器有限公 司、北京东西分析仪器有限公司、重庆川仪分析仪器有限公司、上海天美科学仪器有限公司、辽宁科瑞色 谱技术有限公司、北京分析仪器研究所。 本标准主要起草人:杨任、马雅娟、李征、赵庆军、孟庆祥、丁素君、关文顺、娄兴军。 ⅠGB/T32190—2015 气相色谱用火焰光度检测器测试方法 1 范围 本标准规定了气相色谱用火焰光度检测器的性能测试方法。 本标准适用于火焰光度检测器(FPD),该检测器是由氢气-空气火焰燃烧器、选择火焰发出光的波 长光学滤光片以及检测光辐射强度的光电倍增管组成的系统。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 ASTME260 填充柱气相色谱法操作规范(Practiceforpackedcolumngaschromatography) ASTME355 气相色谱术语及其相互关系的规范(Practiceforgaschromatographytermsand relationships) CGAP-1 压缩气体容器的安全操作规范(Safehandlingofcompressedgasesincontainers) CGAG-5.4 工作现场氢气管道系统使用标准(Standardforhydrogenpipingsystemsatconsumer locations) CGAP-9 惰性气体:氩气,氮气和氦气(Theinertgases:argon,nitrogenandhelium) CGAV-7 确定工业混合气体阀出口连接的标准方法(Standardmethodofdeterminingcylinder valveoutletconnectionsforindustrialgasmixtures) CGAP-12 低温液体的安全操作(Safehandlingofcryogenicliquids) HB-3 压缩气体手册(Handbookofcompressedgases) 3 术语、定义和符号 3.1 定义 涉及气相色谱的定义,见ASTME355。 3.2 术语描述 本标准使用的术语描述见第8章~第17章。 3.3 符号和单位 Ai ———总峰面积,A·s; C0———注入稀释烧瓶后被测物质初始浓度,g/mL; C0S———注入稀释烧瓶后S原子初始浓度,gS/mL; CfS———注入稀释烧瓶后t时刻载气中S原子浓度,gS/mL; DP,S———磷或硫最小检测限,gP/s或gS/s; E———检测器信号,A; 1GB/T32190—2015 H———色谱峰峰高,A; LR———测量磷时检测器线性范围; mP,S———P原子或S原子质量,gP或gS; ̇mP,S———P原子或S原子质量流量,gP/s或gS/s; ̇mPmax———在线性范围上限P原子质量流量,gP/s; ̇mSmax———在单一指数定律响应范围上限时S原子的质量流量,gS/s; NP,S———测量磷或硫时,峰间噪声,A或Hz; n———硫响应指数关系; RS———渗透设备的S原子渗透速率,gS/s; R'P,S———扩散球装置中P原子或S原子的扩散速率,gP/s或gS/s; SP,S,C———磷、硫或碳的灵敏度,A·s/gP、A/(gS/s)n或A·s/gC; tP———含磷化合物色谱峰最高峰峰高1/2处的峰宽,s; tS———含硫化合物色谱峰最高峰峰高(1/2)n处的峰宽,s; UR———测量硫时检测器单一指数定律的响应范围; Vf———稀释烧瓶容积,mL; XPC———用磷滤光片时磷对碳的特征响应比,gC/gP; XPS———用磷滤光片时磷对硫的特征响应比,gS/gP; XSC———用硫滤光片时硫对碳的特征响应比,gC/gS; XSP———用硫滤光片时硫对磷的特征响应比,gP/gS; YS———被测物质中硫原子的质量百分数。 4 一般说明 4.1 本标准描述了最常使用的火焰光度检测器(FPD),该检测器是一种指定元素检测器,用于检测含 有硫(S)或者磷(P)原子的化合物。然而,本标准中提到的术语同样适用于除了硫或磷的特定检测以外 的火焰光度检测器(FPD)。 4.2 本标准描述了不包括色谱柱的单独的火焰光度检测器(FPD)自身的运行和性能。当检测器与色 谱柱及其他色谱系统部件连接时,也可用它来评价整个系统的性能。 4.3 除非火焰光度检测器(FPD)推荐使用方法中有特殊要求,常规气相色谱检测程序都应参照ASTM E260。气相色谱仪的定义及其相关的术语参见ASTME355。 5 危险性 本标准并不涉及实际使用过程中有关的安全问题。用户在使用前,需确定本标准应用的局限性,并 有责任制定适宜的安全及健康规范。 气体安全操作:在色谱实验中使用压缩气体和低温液体时确保安全是每个实验室的责任。压缩气 体协会(CGA)作为特种气体供应商的会员组织,已颁布了一系列规范帮助化学工作者建立一个安全的 工作环境。CGA颁布的规范包括:CGAP-1,CGAG-5.4,CGAP-9,CGAV-7,CGAP-12和HB-3。 6 火焰光度检测器原理 6.1 火焰光度检测器(FPD)通过化合物在火焰中燃烧并发出特定波长的光来检测这些化合物。它是 2GB/T32190—2015 一种火焰光辐射检测器,由氢气-空气火焰燃烧器、监视产生火焰辐射的光学窗口、选择检测光波长的光 学滤光器、测量光强度的光电倍增管以及测量光电倍增管输出电流的电位计组成。 6.2 该检测器的火焰辐射光强度和波长取决于火焰燃烧器的构造,以及进入检测器的气体的流量。如 果燃烧器的构造和气体流量选择恰当,火焰光度检测器(FPD)通常可以实现选择性检测,在抑制一些分 子发射的同时提高另一些分子的发射强度。 6.3 正常情况下,典型的火焰光度检测器(FPD)火焰的温度不会高到导致火焰中原子大量发射。相 反,火焰光度检测器(FPD)火焰的光辐射,是由火焰中原子或分子的重新结合产生的分子发射光谱或连 续辐射。对于硫元素的检测,通常检测S2分子产生的光辐射。而对于磷元素的检测,通常检测的是 HPO*分子产生的光辐射。一般的碳氢化合物会妨碍这种光辐射,主要包括CH和C2分子的分子发射 带状光谱和CO+O→CO2+hv产生的连续辐射。 6.4 火焰光度检测器(FPD)通常使用氢气-空气扩散火焰或者氢气-氧气扩散火焰。在这种扩散火焰 中,氢气和氧气不会立即混合,因此,对于不同温度或化合物,这些火焰都会表现出显著的空间变化。氢 气-空气火焰中重要的化学物种是H,O,和OH火焰激发。这些具有高度活性的物质在分解引入的样 品和光发射的副产物这两个过程中都扮演着重要角色。HPO和S2分子系统的光学发射来自于火焰光 度检测器(FPD)火焰的富氢区域,而碳氢化合物中CH和C2分子的光发射主要来源于富氧区域。只有 当火焰光度检测器(FPD)火焰所处的环境中,氢的含量超过了用于提供完全燃烧的氧的含量时,硫和磷 的选择性检测才能达到最高灵敏度。火焰光度检测器(FPD)的灵敏度和选择性在很大程度上取决于氢 气和空气的流量。最适宜的氢气和空气的流量取决于火焰燃烧器的具体构造。 6.5 虽然火焰光度检测器(FPD)的化学机理尚未确定,但一般认为火焰中的化学发光是HPO*和S* 2 分子大量发射的结果[1]。HPO*分子发出的光强与进入火焰的P原子基本呈线性关系。在S2分子发 射的情况下,光强度与进入火焰的S原子呈近似平方的非线性关系。因为火焰光度检测器(FPD)的响 应取决于单位时间进入检测器的P原子或S原子的质量,所以火焰光度检测器(FPD)是质量流量型检 测器。HPO*和S* 2分子发出光的强度的上限通常由发射火焰的自吸效应决定。火焰中S和P原子在 高浓度时,基态S2和HPO分子的浓度足够对激发态的HPO*和S* 2分子发出的光进行重吸收。 6.6 火焰光度检测器(FPD)火焰处于碳氢化合物背景下,含磷和硫化合物发射的光会发生淬灭现 象[2]。这种淬灭很复杂,在对样品的气相色谱分析中,如果色谱柱不能将含磷或硫化合物完全地与碳氢 化合物分离,就会发生这种淬灭。含磷或硫化合物之前流出的碳氢溶剂峰拖尾也会导致淬灭发生。因 为通常在色谱分析中火焰光度检测器(FPD)对碳氢化合物几乎没有响应,所以它对磷或硫响应的抑制 不太常见。当被测物数量恒定时,可以通过系统试验研究火焰光度检测器(FPD)响应变化与样品体积 变化之间的函数关系,了解淬灭现象是否存在。 6.7 含磷或硫化合物的反应性和吸附性很强,因此对痕量含磷或硫化合物的色谱检测很难。应保证整 个色谱系统对含磷或硫化合物的活性基团都不具吸附作用。 7 检测器结构 7.1 燃烧器构造 7.1.1 单火焰燃烧器[2,3]:大部分火焰光度检测器(FPD)燃烧器使