气相色谱法测定实验室大气中二氧化碳含量(2)

二氧化碳平均约占大气体积的0.03-0.04%。大气二氧化碳的含量由于植物生长的季节性变化而随季节变化。植物能在春夏季时通过光合作用吸收消耗二氧化碳


二氧化碳平均约占大气体积的0.03-0.04%。大气二氧化碳的含量由于植物生长的季节性变化而随季节变化。植物能在春夏季时通过光合作用吸收消耗二氧化碳,降低二氧化碳的在大气的浓度含量。而在秋冬时,植物不仅不进行光合作用,还会通过呼吸作用产生二氧化碳[2],从而升高了二氧化碳的在大气的浓度含量。

二氧化碳作为主要的温室气体,是全球变暖的罪魁祸首之一。近年来由于人类活动的增加,尤其是化石燃料燃烧一类的化学工厂生产排放,导致二氧化碳的含量剧增,造成全球气候变暖,两极海洋冰块融化,使海平面进一步上升,人类的生产活动范围也将逐步缩小[3]。抑制二氧化碳过量排放,并通过国际合作遏制全球温室效应已刻不容缓,且已有相关条例下放实施。此外,随着21世纪大众生活方式的改变,高楼大厦层层迭起,噪音再加上户外空气质量不佳,在空调沙发的诱惑下,人类为享受舒适和方便而长期关闭门窗,造成空气的不对流,往往使室内二氧化碳浓度远远高于室外平均浓度。医疗研究发现:健康人群连续八小时在空调房睡觉,由于缺乏足够的空气对流,高浓度的二氧化碳会加快尘螨滋生速度,并加重室内人群出现鼻塞和皮肤发红等过敏症状。

实验室作为科研和教学研究的重要场所,其室内大气环境受到不同的实验项目和条件的影响。实验过程中的加热、燃烧等产生的二氧化碳,导致实验室内大气中二氧化碳含量增加,并造成空气污染。因此对实验室大气中二氧化碳浓度的监测十分重要。

气相色谱法作为近年来发展起来的分离分析技术,是气体样品分析测定的主要方法。气相色谱法分离效率高,分析速度快,灵敏度高和良好的选择性的特点,使其在大气环境监测中有着广泛的应用[4]。本课题通过气相色谱仪,建立测定实验室大气中的二氧化碳含量的气相色谱分析方法,从标准气体的配置、样品的采集、分析条件的考察等方面,分析和优化气相色谱法测定方法的各项实验参数,为实验室空气中二氧化碳的测定方法的可行性及环境评价提供实践依据。

1.2 CO2测定方法研究现状和发展趋势

1.2.1 滴定法

1.2.2 奥氏气体法

1.2.3 气相色谱法

1.2.4 红外光谱法

1.2.5 涡动相关法

1.3 气相色谱分析方法

1.3.1 气相色谱仪器系统

气相色谱仪一般有五个部分:

(1)载气系统

载气系统是色谱仪的气路压力控制。它由气源、气体净化、控制和测量气体流速三部分组成。载气一般是惰性气体,也被称为气相色谱的流动相。载气不与固定相反应,只是起到一个运输样品的作用。常用的载气有氢气、氮气,也有用He、Ar等。

载气由高压钢瓶供给,经减压阀减压后,被净化干燥管干燥、净化。经气流调节阀调节流速至所需值(由流量计及压力表显示柱前流量及压力)后,到达汽化室瞬间汽化。最后被载气带入色谱柱中进行分离[13]。

从色谱理论可知:载气种类主要是通过被测组分在气体中的扩散系数Dg影响分子的纵向扩散项和气相传质阻力项。由速率方程可知(范式方程):扩散系数Dg与分子的纵向扩散项成正比,与气相传质阻力项成反比。因此,有必要根据上述理论,根据不同的分析和试验对象,选择合适的载气类型和速度。

(2)进样系统

进样系统包括进样器和汽化室,进样器是进样系统的组成部件之一,汽化室是试样通过六通阀由进样口注入后到达的使其瞬间汽化的地方。一些热敏感样品由于沸程较宽的特点导致分析困难,为分析它们,国内外都引进了程序升温进样器(PTV)和冷柱进样分析器,对痕量进行分析[15]。