浅谈气相色谱法在含氦气体矿藏勘查样品分析中的优化应用.pdf
《浅谈气相色谱法在含氦气体矿藏勘查样品分析中的优化应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浅谈气相色谱法在含氦气体矿藏勘查样品分析中的优化应用.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、摘要:通过测定气体矿藏勘查中涉及不同种类气藏样品中存在的氦气及其他永久性气体(氢、氧、氮、甲烷)的含量,进行气相色谱方法条件的测试、优化,以适应样品中宽幅浓-6度氦气的测定。结果表明,本方法可对10*10 20 VOL%浓度的含氦永久性气体样品进行一针进样无稀释的测定,同时可测定氢、氧、氮、甲烷气体含量,经在量程内低浓度至高浓度实-6际样品验证后,样品(14.7*10 VOL%)精密度相对标准偏差为1.6%(高浓度)11.1%(低浓度),有证标物准确度相对误差仅2.2%;实验条件受进样口温度及色谱柱流量影响较大,受柱箱温度较小,应定期校准温度和流量,以保证数据的可靠性。关键词:含氦永久性气体;
2、气相色谱法;反吹放空;热导检测器中图分类号:P593 文 献标识码:A文章编号:2096-7519(2023)05-79-4武智晖,朱传秀,张 欢,胡少华(山西省第三地质工程勘察院有限公司,山西 晋中 030600)作者简介:武智晖(1990),男,工程师,硕士,毕业于山西农业大学,主要从事地球化学样品分析测试、生态环境监测等研究工作。1 概述氦位于元素周期表第二位,是稀有惰性气体,自然界中氦气分布广泛,在地幔、空气、矿石及天然气中均有分布,多数氦气藏常作为油气藏的伴生1物成藏,独立成藏的氦气藏极为罕见。不同地质2条件下含量分布差异极大。鉴于现行有关氦气含量测定的国家标准中,多数以天然气为测试
3、目标,其氦气量程以0.011.00 VOL%(填充柱),0.002 0.500 VOL%(毛细柱)为主,是以高浓度产品检测为目的的检测方法。虽然针对高浓度或痕量氦气可进行稀释后测定,但稀释方式不同会造成样品浓3度不稳定,且稀释后不确定度的增加导致样品结4果不能准确反映实际氦气含量。因此在气体矿藏勘查过程中需探索一种新的检测方法对烃类气藏和地热气藏中宽幅浓度的氦气进行测定。针对这些问题,本研究通过以氩气为载气,Porapak Q预柱反吹,5分子筛柱分离,TCD为检测器进行氦气资源调查测定,在烃类气藏及地热气藏勘探过程中含氦永久性气体测试取得了较好的验证效果。2 方法原理、仪器及样品2.1 方法原
4、理分子筛色谱柱可以将永久性气体氦气、氢气、氧气、氮气、甲烷顺序分离。使用Porapak Q色谱柱为预分离柱,非极性目标化合物(氦、氧、氢等)先分离出来进入5分子筛柱后,通过反吹技术将预柱中剩余物质进行放空,同时氢、氦、氮、氧、甲烷等组分在分子筛柱内进行分离,而后进入热导检测器进行检测,从而得出样品中目标物含量。2.2 实验仪器本方法选用美国安捷伦公司GC7890B气相色谱仪;预分离柱为:PorapakQ,编号为G3591-80013,规格为6ft*1/8*2.0 mm SS;分子筛柱型浅谈气相色谱法在含氦气体矿藏勘查样品分析中的优化应用078079华北自然资源地质环境2023.5武智晖,等:浅
5、谈气相色谱法在含氦气体矿藏勘查样品分析中的优化应用总第116期052023年均1.74 mg/L。册田水库出口断面氟化物超标的主要原因是水库周边出露的泉水导致。4 册田水库出口断面氟化物本底值判定册田水库出口断面氟化物浓度主要受有无册田水库地表水补充控制,当无地表水补充时,氟化物浓度劣于地表水类标准;当有地表水补充时,氟化物浓度达到地表水类标准要求。因此,册田水库出口断面氟化物浓度间歇性劣于地表水类标准,主要受区域地下水影响。非生态补水期间,册田水库出口断面地表水来源主要为大坝渗水、清泉洞泉水及其他泉水,地表水氟化物浓度介于1.351.96 mg/L之间,大部分劣于地表水类标准。工作区内地下水
6、氟化物浓度整体偏高,地下水氟化物浓度分布规律与现状污染源无明显关系,主要由原生地质因素造成,主要有地质构造因素、地下水位下降、土壤盐渍化、强烈的蒸发浓缩作用、水化学类型因素及地下水径流作用。因此,册田水库周边浅层地下水氟化物浓度整体偏高主要受原生地质作用影响。参考文献:1 嵇晓燕,孙宗光.地表水和地下水环境本底判定技 术规定(环办监测函2019895号)R.中国环 境监测总站.来水水源出口断面流量(L/s)氟化物浓度(mg/L)氟化物总量(mg/s)地下水出露181.9615.68地下水出露221.813.62地下水出露3301.7953.70清泉洞泉水(主洞)821.65135.30清泉洞泉
7、水(副洞)311.3541.85泉10.131.430.19泉20.221.620.36泉30.201.570.31册田水库出口断面(计算值)153.51.63册田水库出口断面(实测值)159.51.70来水水源出口断面流量(L/s)氟化物浓度(mg/L)氟化物总量(mg/s)生态补水160001.0116160大坝渗水1301.7953.70大坝渗水281.9615.68大坝渗水321.8115.68清泉洞泉水(主洞)821.65135.30清泉洞泉水(副洞)311.3541.85泉10.131.430.19泉20.221.620.36泉30.201.570.31出口断面(计算值)16153
8、.61.02出口断面(实测值)16253.80.99表1 非生态补水期来水水源统计表表2 有地表水补充时来水水源统计表(2021.11)号为:分子筛 5,编号为G3591-70013,规格为45/60目,2 m*1/8*2.0 mm SS;检测器使用热导检测器(TCD)。2.3 标准样品及测试样品标准物质使用大连大特气体提供的国家二级有证标气,标准物质编号为BW(DT)0158,批号为210506-L211712178的标准物质组分含量为氦气13.00-6VOL%;氢气0.9 VOL%;氧气15.00*10 VOL%;甲烷2.98 VOL%;氮气54.00 VOL%及部分烃类气体成分。测试样品
9、使用某某盆地氦气资源调查评价所采集的烃类气藏及地热气藏样品。3 方法条件测试及优化3.1 方法条件测试3.1.1 色谱柱流量测试和反吹阀开启时间测试分子筛色谱柱可以将永久性气体氢气、氦气、氧气、氮气、甲烷顺序分离。但分子筛柱中填料对于水、二氧化碳、硫化氢、氨气等极性分子具有高亲和力,二氧化碳为不可逆吸附,水可使分子筛失活,因此使用可分离非极性和极性目标化合物的Porapak Q色谱柱为预分离柱,非极性目标化合物(氦、氧、氢等)先分离出来进入分子筛柱后,通过反吹技术将Porapak Q预柱中剩余物质进行放空,以保护分离柱不受破坏。而反吹时间主要取决于一氧化碳、二氧化碳等干扰物质流出前开启,而以上
10、物质流出前为甲烷,因此甲烷峰完全流出时间即反吹阀开启时间。色谱柱流量主要影响分离效率和分析时间,氢气和氦气出峰时间十分接近,因此色谱柱流量优先考虑氢、氦峰的分离。选择10 mL/min、20 mL/min、25 mL/min、30 mL/min、40 mL/min进行待测峰分离条件测试。根据分离条件得出分析时间,通过计算载气线速度,进行反吹阀时间调整。结果证明,在流量小于20 mL/min时,各组分均可分离,但氦气峰出现叠峰情况,影响准确定量;在流量大于30 mL/min时,虽然出峰时间提前,各组分分离条件较好,减少了分析时间,但氦气峰响应值出现逐渐减小的趋势,造成仪器灵敏度降低。因此使用25
11、 mL/min为最终色谱柱流量。根据色谱柱流量计算线速度,结合Porapak Q预柱长度,得出在2.23 min时目标组分完全流出预分离柱,可进行打开反吹阀将干扰物反向吹出预分离柱。3.1.2 进样口温度测试进样口温度的选择,取决于样品的化学稳定性、沸程范围、进样量和进样方式。由于烃类气藏及地热气藏勘探过程中不可避免会带入高沸点物质,为保证多数物质有效汽化,减少进样口残留,进样口选择150(水在10psi时沸点)、200、250 下测试改变进样口温度对目标峰面积的影响。实验结果见图1。结果表明,进样口温度在200 以下时温度对峰面积变化影响较小,温度上升至250 时对峰面积有较大提高,可提高仪
12、器灵敏度,因此选择250 为最终进样口温度。3.1.3 柱温条件测试选择柱温原则首先保证样品组分完全分离,且组分未在色谱柱内冷凝且峰型较好,其次分析时间越短越好。由于柱温一般在难分离物质达到分离度条件后,尽量选择低温,可以增加固定相的选择性,降低组分在流动相中的纵向扩散,提高柱效,减少固定液的流失、延长柱寿命和降低检测器的本底值。由于Porapak Q预柱柱温上限为250,分子筛柱温上限为300,考虑样品组成较为简单,样品沸程窄,选择分析时间短,基线好的恒温程序进行测试。设定在40、55 和70 下测试改变柱箱温度对目标峰面积的影响。实验结果见图2。3种柱温条件下氦气峰面积没有较大变化,柱温变
13、化虽在微观上会改变分子间作用力,影响分子筛吸附解吸能力,但在室温至70 区间内此类变化在宏观上无明显表现,为减小柱箱温度受环境温度的影响,选择高于室温55 作为最终柱箱温度。3.1.4 方法最终优化参数使用1 mL定量环进样阀进样,阀箱温度65,进样系统流路体积13.5 mL,须使用1520 mL标气或样品气进行2次以上置换后再测试;填充柱进样口,温度为250,进样口总流量28 mL/min(含3 mL/min隔垫吹扫流量),进样口压力68.95 kPa;色谱柱流量设置为25 mL/min,载气为氩气;柱温为恒温55,保持时间8 min;检测器为TCD,温度200,参比流量40 mL/min,
14、尾吹流量10 mL/min,负极性,热丝开启,信号收集频率为5 Hz;进样阀于0.01 min开启,反吹阀于1 min开启,2.5 min后关闭反吹。优化后色谱图见图3。3.2 精密度和正确度精密度是指在规定条件下,独立测试结果间的一致程度。本实验分别使用3个不同浓度的实际样品进行平行测定,按全程序每个样品平行测定6次计算各浓度样品的平均值、标准偏差、相对标准偏差。正确度是指多测重复测量所测得量值的平均值与一个参考量值的一致程度。本实验使用有证标准物质样品进行6次测定,按全程序每个样品平行测定计算各浓度样品的平均值、绝对误差、相对误差。080081华北自然资源地质环境2023.5武智晖,等:浅
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 浅谈 色谱 氦气 矿藏 勘查 样品 分析 中的 优化 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。