用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉填料氧化功能的方法
【专利摘要】本发明公开一种用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉填料氧化功能的方法。该方法主要是通过给氧化炉及时自动补充氧气方式，来保持氧化炉中氧化剂CuO的氧化能力，这种方法可以同时实现氧化（石英）管和填料氧化铜的重复使用，节约成本的同时，提高了分析测试效率。
【专利说明】用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉填料氧化功能的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于恢复甲烷富集分析仪氧化炉中所用填料氧化功能的方法。
【背景技术】
[0002]大气中的甲烷是目前影响全球气候变化最主要的温室气体之一。甲烷富集分析仪是用来检测甲烷样品中碳、氢稳定同位素比的仪器，其主要原理是:在He载气下将温室气体样品导入，由化学阱和预冻冷阱除去空气中的CO和其它杂气，再进入氧化炉中氧化，氧化后生成的CO2进入气体同位素质谱仪完成甲烷中碳稳定同位素比的检测；生成的H2O由集水冷阱释放进入Cr反应炉反应生成H2，然后导入气体同位素质谱仪完成甲烷中氢稳定同位素比进行检测。
[0003]甲烷富集分析仪中的氧化炉装有石英棉、CuO；Cr反应炉内装石英棉、金属铬粉粒，化学阱中有I2O5、石英棉。在一定的反应温度下可以很好的实现对温室气体样品中甲烷的富集、氧化、还原，完成对甲烷中碳、氢稳定同位素比的分析测定。随着被测样品数量的增多氧化炉中的氧化铜消耗增大，氧化能力减弱，影响了样品的转化率和分析精度，需要同时更换(石英)反应管和充填的耗材才能解决。为了减少氧化炉中氧化铜的消耗对测试结果的影响，避免离线更换造成的浪费，探索出一种用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉所用填料功能的实验方法，可以节约耗材，提高测试效率。
【发明内容】
[0004]鉴于上述，本发明目的旨在提供一种用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉填料氧化功能的方法，此方法能保证氧化炉持续的氧化能力，顺利完成对甲烷中碳、氢稳定同位素比的分析测定。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
一种用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉填料氧化功能的方法，其步骤是:打开注氧阀4,连通八通阀C的接点cl、c8接点,氧气以12ml/min的流量注入氧化炉11中，这时2Cu +02 — 2Cu0，氧化炉11中的铜逐渐被氧化成氧化铜，多余02通过八通阀C的接点cl、c8放空排出，2个小时后，关闭注氧阀4，把八通阀C的连通方式转换到接点cl、c2连通的测试状态。由此在线完成了对氧化炉中的填料刷新。
[0006]本发明的优点是:
本发明依托甲烷富集分析仪对甲烷中碳、氢稳定同位素比的分析测试原理，对所用填料进行在线氧化，恢复填料氧化能力的实验过程。本实验方法的优点在于:恢复氧化炉的氧化能力，使填料及时刷新；减少了填料和氧化管更换频繁，延长了样品的测试周期；节约了样品的测试成本，提高了样品的测试效率。本发明实验流程简单明晰，操作方便，能有效的提高测试数值的准确性，具有良好的使用和推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是甲烷富集分析仪中氧化炉所用填料刷新过程示意图
图中:样品管(I)、样品管阀(2)、导样阀(3)、注氧阀(4)、化学阱(5)、预冻冷阱(6)、集水阱(7)、富集冷阱(8)、转移冷阱(9)、吸附水阱(10)、氧化炉(11)、Cr反应炉(12)、色谱柱
(13)、气体稳定同位比素质谱仪MS (14)、六通阀(B)、八通阀(C)的八个接点(Cl、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8)。
【具体实施方式】
[0008]下面，结合附图，对本方法作进一步的说明:
如图1所示，用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉填料氧化功能的方法，主要包括:样品管1、样品管阀2、导样阀3、注氧阀4、化学阱5、预冻冷阱6、集水阱7、富集冷阱8、转移冷阱9、吸附水阱10、氧化炉ll、Cr反应炉12、色谱柱13、气体稳定同位比素质谱仪(MS)14、六通阀 B、八通阀 C 的八个接点:cl、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8。
[0009]装在样品管I中的气体样品通过样品管阀2进入化学阱5的同时，流量为12ml/min的He载气由导样阀3引进，经过化学阱5、预冻冷阱6后纯净的甲烷气体进入1000°C氧化炉11中被氧化:甲烷气体在氧化炉中被氧化生成CO2和H2O, (CH4 + 4CuO — 4Cu + 2H20+ C02),生成的H2O经集水阱7后再送入Cr反应炉12中被还原2Cr + 3H20 — Cr203+ 3H2，氢气进入气体稳定同位比素质谱仪MS 14完成甲烷中氢同位素的分析测定；生成的CO2进入富集冷阱8后再转移到转移冷阱9中，经过色谱柱13分离和吸附水阱10送入气体稳定同位比素质谱仪(MS) 14完成碳同位素的分析测定。在这个过程中氧化炉中的氧化铜失去氧被损耗。对于用10ml气密注射器采集的大气样品，连续测试260个后，氧化铜会完全丧失氧化能力。为了实现测试的连续性，保证测试结果的准确性和稳定性，一般在测试200个左右的气体样品后，测试的δ 18O数据会出现越来越负的现象，说明填料的消耗很大，应该对氧化炉进行在线放空补氧。具体操作如下:打开注氧阀4，连通八通阀C的接点Cl、c8接点，氧气以12ml/min的流量注入氧化炉11 (1000°C )中，这时2Cu + 02 — 2Cu0，氧化炉11中的铜逐渐被氧化成氧化铜，多余02通过八通阀C的接点cl、c8放空排出，大约2个小时后，关闭注氧阀4，把八通阀C的连通方式转换到接点cl、c2连通的测试状态。由此在线完成了对氧化炉中的填料刷新(若打开氧化炉可以发现，黑铜色的氧化铜绿色变成亮灿灿的金属铜)，在无需更换氧化炉11中的石英管和填料氧化铜的情况下实现了两者的重复使用。
【权利要求】
1.一种用于恢复甲烷富集分析仪中氧化炉填料氧化功能的方法，其步骤是:打开注氧阀4,连通八通阀C的接点cl、c8接点,氧气以12ml/min的流量注入氧化炉11中，这时2Cu+ 02 — 2Cu0，氧化炉11中的铜逐渐被氧化成氧化铜，多余02通过八通阀C的接点cl、c8放空排出，2个小时后，关闭注氧阀4，把八通阀C的连通方式转换到接点cl、c2连通的测试状态，在线完成了对氧化炉中的填料刷新。
【文档编号】G01N30/72GK104316623SQ201410624897
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】王肖波, 孙维贞 申请人:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所