气体组分测量与分析
气体分析
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L/mm， K为反应瓶常数，µL/mm， 为反应瓶常数， L/mm
物理意义是反应前后压力差为
1mm 时所相当的生成气体的体 积。
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式中各参数中， 随所用的仪器不同而异， 式中各参数中 ， V 随所用的仪器不同而异 ， 需要进 行测定。 行测定。其他参数均可由实验条件规定或在文献表 中查出。 中查出。 从反应瓶至检压计参比点处的体积V 从反应瓶至检压计参比点处的体积 V ， 可通过将已 知比重的液体充满这一容积， 知比重的液体充满这一容积，然后称量液体的重量 求出。 求出。 由于汞对玻璃具有不可湿性，且比重较大， 由于汞对玻璃具有不可湿性，且比重较大，因而测 量的相对误差较小， 故用汞标定反应瓶常数K 量的相对误差较小 ， 故用汞标定反应瓶常数 K 是最 准确又最常用的方法。 准确又最常用的方法。 也可以用放出已知体积气体的方法标定反应瓶常数 常用的是碳酸氢盐法。 K，常用的是碳酸氢盐法。
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汞标定法
本方法是将汞装入检压计及反应瓶中， 本方法是将汞装入检压计及反应瓶中 ， 使其 刚好充满从反应瓶到参比点的容积， 刚好充满从反应瓶到参比点的容积 ， 然后放 出汞并称重。 出汞并称重。 操作时可采用一次装入， 放出称重 ； 或分两 操作时可采用一次装入 ， 放出称重； 段装入， 分别称重。 段装入 ， 分别称重 。 其中用一次装入放出称 重进行标定较为方便。 重进行标定较为方便。 标定后的反应瓶用于谷氨酸的测定时须进一 步将X 二氧化碳体积）换算成谷氨酸含量。 步将X（二氧化碳体积）换算成谷氨酸含量。
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一、 华勃氏 呼吸仪 的构造
气体分析工作原理
气体分析工作原理
气体分析工作原理是通过一系列的化学、物理或光学原理来检测和分析气体样品中的成分和性质。
下面将介绍几种常用的气体分析工作原理。
1. 热导法：该原理利用气体的导热性质来测量其成分。
将气体通入一个管道中，在管道两侧设置热电偶温度传感器。
气体中的成分不同，导热性也不同，会导致传感器两侧的温度差异。
通过测量温度差异，可以推算出气体中各组分的相对含量。
2. 色谱法：色谱法通过分离气体混合物中不同组分的相对浓度来进行分析。
气体经过填充有吸附剂或分子筛料的色谱柱时，不同组分会根据其在填充物上的亲和力和扩散速率不同而分离出来。
通过检测出某一组分的浓度峰值的大小和位置，可以推断出气体中其他组分的含量。
3. 光谱法：光谱法利用气体分子在特定波长下的光吸收或发射特性来分析气体成分。
例如，红外光谱法利用气体分子对红外光的吸收特性，通过测量样品在红外光波段的吸收谱线来确定气体中各组分的含量。
而紫外-可见光谱法则利用气体分子对紫外或可见光的吸收或发射特性进行分析。
4. 电化学法：电化学法是利用气体与电极（阳极和阴极）间电流的关系进行分析的原理。
气体分子在电解质溶液中发生电化学反应，产生电流。
通过测量电流的大小和变化，可以推断出气体中特定组分的浓度。
以上是常见的气体分析工作原理，不同的原理适用于不同类型的气体和分析需求。
测量空气组成实验报告
测量空气组成实验报告引言空气是地球上存在的重要组成部分，对于了解空气的组成、了解大气环境的质量以及对环境保护有重要意义。
本次实验旨在通过测量空气中各成分的含量，探究空气组成的特点，并为环境保护提供参考依据。
实验方法1. 实验装置准备本次实验所需的装置包括：气体采样器、氧气传感器、氮气传感器、水汽传感器、二氧化碳传感器。
2. 校准和预处理首先，需要对各传感器进行校准。
校准的过程是将各传感器置于已知气体环境中，记录传感器的读数，然后根据已知浓度和传感器读数的关系，进行校准。
校准后，需要对采样器和传感器进行预处理。
预处理是为了消除或减小仪器测量误差，提高数据的准确性。
具体的预处理方法根据仪器的不同而不同，通常包括去除杂质、调整零点和增益等操作。
3. 采样和测量在实验过程中，需保持实验室的温度、湿度和气压与室外环境相同，以确保实验结果的准确性。
首先，用气体采样器在室外采集空气样品。
采集的样品中包含了空气中的各种成分。
然后，将空气样品注入到各个传感器中，测量其含量。
这些传感器测量气体成分的原理各不相同，但都是通过检测气体与特定物质发生化学反应或物理作用后所产生的信号来确定。
4. 数据处理和分析根据实验测量得到的数据，可以计算出空气中各组分的含量。
常见的处理方法包括：1. 通过传感器的读数和已知校准值之间的线性关系，将传感器的读数转化为实际浓度值；2. 利用各成分的摩尔质量和浓度的关系，计算出各成分的摩尔分数。
实验结果根据本次实验的测量结果，可以得到以下数据（见表1）：成分浓度（%）氧气20.95氮气78.09二氧化碳0.04水汽0.94*表1：测量得到的空气组成数据*根据测量结果可以看出，空气主要由氧气和氮气组成，分别占空气总体积的约21%和78%。
此外，空气中还存在少量的二氧化碳和水汽。
结论通过本次实验测量，我们得到了空气中各成分的含量数据。
可以看出，氧气和氮气是空气的主要成分，二氧化碳和水汽的含量较少。
天然气组分分析报告
天然气组分分析报告天然气是一种重要的能源资源，其组分分析对于天然气的开发利用具有重要的意义。
天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等碳氢化合物组成，同时还含有少量的氮气、二氧化碳、硫化氢等成分。
天然气的组分分析可以通过多种方法进行，包括色谱分析、质谱分析、红外光谱分析等。
首先，色谱分析是一种常用的天然气组分分析方法。
通过色谱仪可以将天然气中的各种成分分离出来，然后根据各成分在色谱柱中的保留时间来确定其相对含量。
色谱分析具有分离效果好、分析速度快的特点，因此被广泛应用于天然气组分分析领域。
其次，质谱分析也是天然气组分分析的重要手段。
质谱仪可以将天然气中的各种成分分子进行离子化，然后根据它们的质荷比来进行分析鉴定。
质谱分析具有高灵敏度、高分辨率的特点，可以对天然气中微量成分进行准确分析。
另外，红外光谱分析也是天然气组分分析的常用方法之一。
通过红外光谱仪可以对天然气中的各种成分进行光谱分析，根据它们在红外光谱上的吸收峰来进行鉴定。
红外光谱分析具有快速、无损、准确的特点，因此在天然气组分分析中得到广泛应用。
在天然气组分分析过程中，需要注意样品的采集和处理。
样品的采集需要保证样品的代表性和完整性，避免外界污染的影响。
样品的处理需要遵循相应的标准和方法，以确保分析结果的准确性和可靠性。
综上所述，天然气组分分析是天然气开发利用过程中的重要环节，其结果对于天然气的质量评价和加工利用具有重要的指导意义。
各种分析方法各有特点，可以相互补充，共同保障天然气组分分析的准确性和全面性。
希望本文的内容能够对天然气组分分析的相关人员有所帮助。
气相色谱法分析天然气和类烃化合物组分测量结果不确定度评定研究
2019年3月 | 971.3 试验方法仪器稳定后，连续进标准气考察仪器重复性，使其满足GPA2261-13的要求。
取管道中天然气进行分析，利用外标法求出各组分含量。
分析样品气谱图如图1所示。
将样品气中C 6通过反吹的方式进入TCD 检测器，得到C 6响应值，利用标准气中n-Hexane的校正因子计算样气中C 6含量。
2 色谱分析不确定度评定2.1 数学模型样品中各组分浓度的数学模型如式(1)：Mu =Pu ×MsPs (1)式中：Mu 为样品气中第i 组分的浓度(%)；Pu 为样品气中第i 组分的峰面积(μV*s)；Ms 为标准气中第i 组分的浓度(%)；Ps 为标准气中第i 组分的峰面积(μV*s)。
2.2 不确定度分析2.2.1 样品气峰面积Pu引入的不确定度分量样品气峰面积测量误差可能由色谱稳定性、气体混合不均匀、操作人员操作误差等导致，峰面积测量不确定度主要因素是测量重复性。
峰面积不确定度分量用u 1表示，通过对峰面积测量列进行A 类不确定度评定得到。
重复分析样品气6次，利用贝塞尔公式计算峰面积引入的不确定度u 1，计算结果如表2。
0 引言中国正在加快发展清洁能源，天然气将成为能源转型的重要方向，随着国内天然气行业的快速发展，计量准确性的要求越来越高。
天然气组分分析数据是计量LNG 密度、发热量、沃泊指数等重要参数的依据，分析结果的准确性将直接影响LNG 贸易交接计量的质量判定，影响买卖双方的利益。
目前，测定天然气组分的方法最常用的是气相色谱法，根据GPA2261-13气相色谱法分析天然气和类烃化合物组分，使用气相色谱仪进行分析，而GPA2261-13没有提供利用气相色谱法分析天然气组分测定结果的不确定度评定方法，本文利用Agilent 7890B 色谱分析组分含量并分析各因素对评定结果的影响程度。
1 实验条件和方法描述1.1 实验仪器Agilent 7890B 气相色谱仪，配备TCD 检测器，对应色谱柱为13X、DC200/500-10.70.123、DC200/500-10.70.115、DC200/500-10.70.118，利用两个六通阀、一个十通阀进行阀切换。
多组分气体检测原理
多组分气体检测是通过各种技术手段对混合气体中不同成分进行定量或定性分析的过程。
以下是一些用于多组分气体检测的原理：1. 光声光谱法（Photoacoustic Spectroscopy, PAS）：原理：当气体样品吸收特定波长的光能时，会产生热膨胀和压力波动，形成可听见或检测到的声波信号。
通过测量这些声波的强度，可以推算出气体中各组分的浓度。
2. 非分散红外光谱法（Non-Dispersive Infrared, NDIR）：原理：不同类型的气体分子在红外光谱中有其特定的吸收峰，NDIR通过检测特定波长下红外辐射能量的衰减程度来测定对应气体的浓度。
3. 气相色谱法（Gas Chromatography, GC）：原理：利用待测气体混合物中各组分在固定相和移动相之间分配系数的不同，在色谱柱内实现分离，再通过检测器对各个流出组分进行识别和定量。
4. 质谱法（Mass Spectrometry, MS）：原理：气体样品进入质谱仪后被离子化，然后根据离子的质量/电荷比（m/z）进行分离和检测，从而确定各组分的存在及其相对含量。
5. 红外光谱法（Infrared Spectroscopy, IR）：原理：混合气体中的化学物质会吸收特定频率的红外光，每种化合物都有其独特的红外吸收光谱，通过测量总的红外光吸收曲线并进行解析，可以得到混合气体中各组分的信息。
6. 催化燃烧法、电化学传感器等其他方法：一些气体可以通过催化燃烧反应产生热量变化，或者通过与电极表面发生化学反应产生电流变化，以此间接或直接测量气体浓度。
综上所述，多组分气体检测技术的选择取决于目标气体的性质、检测要求的灵敏度、响应时间以及现场条件等因素。
不同的检测技术具有各自的优点和适用范围。
气体成分分析仪表检测仪表-PPT
第六节 气体成分分析仪表
►单原子分子气体与无极性得双原子分子气体不吸收红外 线,而具有异核分子得大多数气体在某些特定得波长下对 红外线有强烈得吸收
►气体吸收了红外线辐射以后,温度升高使压力(体积)增加 ►气体对红外线得吸收遵循朗伯—比尔定律,即
I ►检测原理
▪ 在电池得负极: 2O2 O2 px 4e
▪ 电池反应:
O2 pR O2 px
▪ 浓差电势得大小可由能斯特公式决定:
E RT ln pR nF px
▪ pR为参比气体氧分压,一般用空气作参比气体,则pR ＝21000Pa(视地区环境不同)
第六节 气体成分分析仪表
►氧化锆探头与变送器
四、红外式气体分析仪
►气体对红外线得吸收
▪ 红外线就是指波长为0、76～1000μm范围内得电 磁波。既然它就是一种电磁波,因此它具有折射、 反射、散射、干涉与吸收等性质。红外线气体成 分检测主要就是利用红外线得吸收性质。归纳起 来具有以下特点:
►同种气体对红外线得吸收能力因红外线得波长不同而 不同。
▪ 下面我们以CO2红外线气体成分检测器得工作原 理。它就是双光束测量系统,灯丝通电后发出两束 强度几乎相等得红外线,波长一般在3～10μm,灯 丝一般采用镍铬合金丝。光路中装有切光片,可连 续遮段光源
▪ 为了简便起见,首先讨论一下切光片不动,并且没 有遮断光路得情况。一束红外线经过参比室,到达 检测器得左气室;另一束经过工作气室,到达检测
第六节 气体成分分析仪表
▪ 氧化钙固溶在氧化锆中,其中Ca＋2置换了Zr＋4得位 置,而在晶体中留下了氧离子空穴。空穴得多少与 掺杂量有关
▪ 如果在一块ZrO2电解质得两侧分别附上一个多孔 铂电极,若两侧气体得含氧量不同,则在两电极间 就会出现电势,该电势称为浓差电势
气体分析 气体中微量一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物含量的测定 火焰离子化气相色谱法-最新国标
气体分析气体中微量一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物含量的测定火焰离子化气相色谱法警示——使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。
本文件并未指出所有可能的安全问题。
使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。
1范围本文件规定了对用火焰离子化气相色谱法测定气体中微量一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物含量的原理、试验条件、试剂与材料、仪器设备、采样、试验步骤、试验数据处理、精密度和测量不确定度、质量保证和控制、试验报告等内容的要求。
本文件适用于气体中微量一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物含量的测定。
对于微量一氧化碳及二氧化碳，测定范围为（0.1~30）×10-6（摩尔分数），对于微量碳氢化合物组分及总烃（以甲烷计），测定范围为（0.05~50）×10-6（摩尔分数）。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。
GB/T3634.2氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢GB/T4842氩GB/T4844纯氦、高纯氦和超纯氦GB/T4946气相色谱法术语GB/T5274.1气体分析校准用混合气体的制备第1部分：称量法制备一级混合气体GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮GB/T14599纯氧、高纯氧和超纯氧GB/T14850气体分析词汇GB/T43306气体分析采样导则HG/T5896高纯空气3术语和定义GB/T4946、GB/T14850、GB/T43306中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1总烃Total hydrocarbons指在本标准规定的测定条件下，气体中微量碳氢化合物含量的总和。
4原理采用火焰离子化气相色谱法测定气体中微量一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物含量。
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第十一章、气体组分测量与分析
本章学习要求：
1. 气体组分测量仪器的工作原理 2. 仪器适用情况
第十一章、气体组分测量与分析 南昌大学机电工程学院
11.1 概述
❖ 气体组分分析是燃烧过程中常涉及到的一种测试技 术。尤其是在线气体分析，由于其测量时间短，使 用方便等优点而得到了大量的应用。
化学发光检测器（CLD） 也叫NOx分析仪。
11.5 氮氧化合物含量测量
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1.基本原理：利用化学发光法测量NO，是依据NO－O3反应生成 NO2和O2,其中的一些二氧化氮被提升到电子激发状态，然后 随着光子的挥发又迅速恢复到原态。
式中k -----I-被 测I0 气e体kC对l 波长λ的
红外辐射的吸收数
C ------被测气体的浓度
l ------ 通过气样的光程长度
射入某种气体的外来辐射能，只有其频 率符合该气体分子的特征频率时，气体 才能吸收此辐射能。
❖ 两束等能量的红外光分别进入并行的两 个光学器件。一个通入参考气体，另一 个通入采样气体。检测器可连续测量两 个气室中所吸收的红外光能量的差别， 这个差别就是采样气体中待测气体成分 的浓度。
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11.4 氧含量测量
❖ 在现代内燃机和锅炉运行过程中，往往根据燃烧排 放物中的O2含量或CO2含量来判断过量空气系数的 大小，以控制燃料与空气的比例，维持良好的燃烧 条件。
❖ 由于O2含量与过量空气系数之间的函数关系 呈单值性，并很少受到燃料品种的影响，加 上O2含量的动态测量相对容易，所以在燃烧 过程监测与控制中，普遍采用O2含量来判断 过量空气系数的大小。
色谱分离过程动画 气相色谱动画
11.2 色谱分析仪 色谱分析仪分类：
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按流动相：液相色谱分析仪和气相色谱分析仪
（载气）
按固定相：固态和液态；
气－固色谱；气－液色谱
色谱分析仪技术组成：
色谱分离技术＋检测技术
（色谱柱）＋（检测器）
气相色谱分析仪系统组成：
载气源＋色谱柱＋检测器
11.2 色谱分析仪
11.2 色谱分析仪
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色谱分离过程的定量分析：
记录A、B经过色谱柱分离过 程的图谱称色谱图。其中A、 B组分在色谱柱中被洗脱用的 时间称保留时间，分别用tRA、 tRB表示。
11.2 色谱分析仪
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组分分析方法： 1. 保留时间分析：
不同组分的保留时间长短不同； 与已经建立的组分－保留时间数据库进行比 较，可定性分析组分；
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11.2 色谱分析仪（Chromatography）
色谱分析是一种混合物组份的分离技术。 基本原理是：被分析的混合物样品在流动气体或液 体(流动相)的推动下，流经一根装有填充物(固定相) 的管子(称色谱柱)时，受固定相的吸附或溶解作用， 样品中的各组份在流动相和固定相中产生浓度分配。 由于固定相对不同组份的吸附或溶解能力不同，因 此各种组份在流动相和固定相中的浓度分配情况不 同，最终导致各自从色谱柱流出的时间不同，从而 达到分离混合物组份的日的。
数据库是利用纯物质在相同流程条件下进行 色谱分析得到。
要实现定量分析 通过测量各组分的峰面积 占总峰面积的比例。 2. 加入纯物质比对分析 比较两幅色谱峰图， 看原图中的某一峰值是否在新图中有增高。
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11.3 红外气体分析仪
工作原理：有些分子 为不同原子构成的多 原子气体对入射的红 外线有按波长选择性 吸收能量的特性。
典型气体分析仪器工作原理分类 ❖ 化学法——用配制成的化学溶液吸收特定气体成份的方法；
色谱分析仪； ❖ 电化学法 ——电化学传感器。不同的传感器与特定成份发
生反应，产生毫伏信号，信号的大小与该种成份的浓度成 对应的关系。通过测量毫伏信号来确定气体的浓度；氧化 锆氧量分析仪； ❖ 物理方法 ——应用物理学原理（如物质的光学特性，磁化 性能等）进行气体浓度测定的方法；红外、荧光、顺磁等 类型的气体分析仪。
使用时，测量系统要采取保温措施或进行温度补偿 常用热电偶进行温度补偿。
11.4 氧含量测量
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汽车氧传感器及陶瓷发热芯
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11.5 氮氧化合物含量测量 NDIR法缺点:稳定除湿，保持高温，防止 NO溶入水或吸附于壁面。 测量NOx一般采用化学发光法。
11.2 色谱分析仪
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热导检测器 原理：气体组分不同，热传导率λ不同。 流速低，忽略对流与辐射
11.2 色谱分析仪
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氢火焰电离检测器
载气＋被测气体＋H2，点燃后，火焰中HC产生 离子和电子，数目随C原子增加而增加，在电极 电场作用下形成电流。
常用于内燃机HC排放测量
在红外区有特定 的吸收带（波段）， 这对于某一种分子是 确定和标准的。
“物质指纹”
吸收率(%)
100
SO2 CO2
CO
CO
SO2 SO2
2 3 4 56 78 波长m
常用仪器：不分光红外气体分析仪（NDIR）
11.3 红外气体分析仪
❖ 设有一束红外线入射强度为I0,经过浓度 为C的气体后，透射的红外线的强度为I, 根据比尔（Beer）定律：
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11.2 色谱分析仪
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载气源：惰性大，不被固定相吸附或溶解，不同于 被测组分，与被检测组分的灵敏度相差较大。
H2、He、Ar
色谱柱：玻璃管、不锈钢管；填充固定相 固态固定相：氧化铝、硅胶、活性碳、分子筛 液态固定相：硅油、液体石蜡、甘油
检测器：热导检测器（TCD）：CO、CO2无机组分 氢火焰电离检测器（FID）：HC有机组分
❖ 常用：氧化锆氧量分析仪、磁性氧量分析仪
11.4 氧含量测量 ❖氧化锆氧量测量原理：
氧化锆浓差电池原理
ZrO2固体电解质
＋CaO或Y2O3后，增加氧离子 空穴含量，在800～1200℃， 成为氧离子导体
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11.4 氧含量测量
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11.4 氧含量测量
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