摘要：本文利用搭载高灵敏度、通用型脉冲放电氦离子化检测器(PDHID)的普瑞GC-9280气相色谱仪，建立了高纯氢气中杂质的测定方法。该方法采用夹套吹扫型气体十通阀进样，利用多阀组合切割技术，放空大量氢气对检测的干扰，一次进样即可实现高纯氢中微量或痕量氧、氮、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、乙烯、乙烷和乙炔等杂质的准确测定；方法稳定灵敏，除氧气外的其他杂质计算检出限<10 ppb;重复性良好，峰面积RSD%均<3.5%。方法简便易操作，分析时间短，可广泛应用于化工企业、加氢站的高纯氢气质量检测。

技术特点：

采用三阀与四根填充柱组合，一次进样可实现高纯氢气中微量或痕量杂质高效分离无干扰。普瑞GC-9280气相色谱仪结合PDHID对氢气中杂质测定灵敏度高，检出限低于10 ppb。

氢气作为一种重要的原料和能源，广泛用于石油化工、电子、冶金、食品、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等领域。氢气来源广泛，从工业副产氢、化工原料制氢和化石能源制氢到绿色的电解水制氢，可生产出满足不同需求质量的产品。由于氢气纯度直接影响装置能耗和产品质量，因此工艺上总希望能使用更高纯度的氢气。

近年来，为实现“碳达峰”、“碳中和”的目标，中国政府大力扶持氢能源、氢燃料电池汽车产业的发展以及充电、加氢站等设施建设，这进一步激发了市场对高纯氢气的需求。关于氢气纯度的检测，特别是对高纯氢、超高纯氢的质量分析日益成为热点。

通过配置热导检测器(TCD)和镍转化炉加氢火焰离子化检测器(FID)的气相色谱传统分析检测方案，已不能满足更低含量杂质的检测要求，而脉冲放电氦离子化检测器(PDHID)作为一种通用型的高灵敏度检测器，其实际应用变得愈加广泛。

本文采用普瑞GC-9280气相色谱仪PDHID,建立了高纯氢气中杂质的测定方法。一次进样后即可准确定性定量检测高纯氢中氧、氮、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、乙烯、乙烷和乙炔等杂质，符合GB/T 3634.2-2011、GB/T 37244-2018和GB/T16942-2009的要求。

■实验部分

1.1仪器

GC-9280气相色谱仪

1.2测定原理

气体样品通过阀箱入口，经由PB阀控制，进入夹套吹扫型十通气体进样阀的两个定量环，其后分别与两个六通阀相连。通过时间程序控制载气先将一个定量环中的样品导入预分离柱,样品中大量氢气被六通阀放空，O₂、N₂、CH₄和CO被切割进入分析柱分离，之后载气将另一个定量环中的样品导入预分离柱,通过另一个六通阀将样品中的CO₂、C₂H₄、C₂H₆和C₂H₂切割进入分析柱继续分离，其余组分被放空，最终所有杂质均进入PDHID检测。

1.3分析条件

柱箱温度:60℃

温度:100℃APC-3 :274kPa

载    气：He(纯度99.9999%)

控制方式：恒压，各色谱柱流量约25mL/min

进样方式：夹套吹扫十通阀进样，0.5mL

阀箱温度：60℃

1.4阀控制时间程序

预运行程序：

时间程序：

■样品前处理

2.1标准品的制备

标气，其组成和浓度列于表1,氢气平衡。

表1高纯氢标气各组分浓度

2.2样品制备

使用高压钢瓶采集的氢气气体样品，直接连接色谱仪器进气口，打开阀门并调节适宜的压力后，按设定程序自动进样分析。

■结果与讨论

3.1标准气体的色谱图

按照1.2方法原理和1.3、1.4的条件分析标准气体，一次进样，实现标气中O₂,N₂,CO,CH₄,CO₂,C₂H₄,C₂H₆和C₂H₂的分离PDHID检测，高纯氢标准气体分析色谱图如图1所示，各组分保留时间列于表2中。

图1高纯氢标准气体色谱图

表2标准气体各组分的名称、CAS号以及保留时间

3.2实验重复性和检出限

使用2.1标样连续进样3次，考察仪器的重复性，测定结果列于表3中。根据标准样品数据，计算气体组分的检出限(S/N=3),如表3所示。

表3标准气体各组分的峰面积重复性RSD%(n=3)

■结论

本文利用普瑞GC-9280气相色谱仪结合PDHID检测器建立了高纯氢气中杂质的测定方法。该方法采用夹套吹扫型气体十通阀进样，利用多阀组合切割技术，放空大量氢气，消除对微量组分造成的检测干扰，实现一次进样即可对高纯氢中微量或痕量氧、氮、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、乙烯、乙烷和乙炔等杂质的准确测定。方法灵敏度高，除氧气外的其他杂质检出限<10 ppb;重复性良好，分析结果RSD%<3.5%,能满足现行GB/T 3634.2-2011、GB/T 37244-2018和GB/T 16942-2009标准的要求。方法简便易操作，分析时间短，可广泛应用于化工企业、加氢站的高纯氢气质量检测。