气相色谱法测定高纯磷中的杂质碳含量

气相色谱法测定高纯磷中的杂质碳含量

张 晋

（四川中正源环保技术有限公司 成都 610000 ）

摘要 介绍了用气相色谱法测定高纯磷中微量CO和CO₂气体的方法．经过相关试验，初步完成了高纯磷中碳杂质的测定，此法也适用于金属中微量碳的测定。

关键词 磷 气相色谱法 二氧化碳

中图分类号：TQ117 文献标志码：B

1. 前言

高纯金属在制备和加工过程中都不可避免与气体接触，因此在高纯金属的组成中，难免含有微量的气体，其主要部分或者成为单独的化合物（非金属夹杂、氧化物、碳化物等）或者溶解于金属中，这些气体元素（H、O、N、C）即使含量很少，也显著的影响金属的机械性能。 随着冶金工业的发展和近代科学的需要，对高纯金属的质量要求日益提高，因此研究如何准确和快速地测定高纯金属中的气体元素，具有十分重要的意义。

2. 试验方法

高纯磷在1000-1200℃的氧气流中燃烧，其中的碳生成二氧化碳和一氧化碳，使其与过剩的气一道通过带有冷阱的5A分子筛吸附柱而凝集，高温解吸，经镍转化剂转化为甲烷，由热导池检定器检定，从甲烷的峰高或者峰面积计算出磷的碳含量。其反应如下：2P+5O₂→P₂O₅，C+O₂→CO₂

3. 试剂与仪器

硅胶（变色），氢氧化钠（固体 分析纯），铂石棉，液氮，活性炭（20-40目），5A分子筛（40-60目），氧气，石英管（内径18×1000mm），石英舟（内半径10×25mm），燃烧炉（自制温度1000-1300℃），流量计0-700ml/min，镍甲烷转化剂20-40目，气相色谱仪：GC-9790Plus气相色谱仪。

4. 实验步骤

试样处理：将石英舟放入石英管内，在1100℃的高温下加热1-2小时，冷却后用镊子将石英舟拿出，去天平室称样，放入石英舟管内通上净化好的氧气，赶净石英管内的空气，然后在1000℃的高温下燃烧10分钟，（氧气的流速约为300ml/min），燃烧的一瞬间氧气的流速增至1000-1500 ml/min，待2分钟后，缓缓降温，氧气流速降至100 ml/min，并且逐渐移动燃烧炉，以处于冷阱的5A分子筛吸附此生成的二氧化碳和一氧化碳，待燃烧完毕后，（约为10min），取下吸附管，用氩气赶氧气1-2min，待记录仪稳定后，套上加热炉，进行解吸1-2分钟，解吸出来的二氧化碳和一氧化碳经镍甲烷转化剂转化为甲烷，然后，然后由氢气载入分离柱，进行分离测定，从记录仪上出现的峰高或峰面积进行计算。

GC-9790Plus气相色谱仪参数设置：

热导池： 130mA 柱长： 2m 色谱柱： 活性炭 柱温：80℃ 载气 ： 氢气 流速： 30ml/min 转化剂 ：Ni-CT 温度： 360℃ 解温： 300℃

5. 结果计算

表5-1 磷中碳试验数据

表5-2 标样回收试验

试样中的碳含量计算：

试样中的碳含量=h_试×K/g

式中：h_试-试样中碳转化为甲烷后的峰高（毫米）

g-试样的重量（克）

6. 问题讨论

要完成金属中微量气体的测定，首先须选择一个较合理的热汽来分解样品，使其杂质气体定量而完全地释放出来，然后用一种灵敏的检测手段进行检测。磷中碳的试验，由于时间及条件有限，同时查阅有关资料也很少，因此在做条件试验时，也相对少了一些，但试验的数据重现性比较可以。分析金属中C的要求，如何进行此项工作，困难较大，有待进一步研究。

参考文献

[1]冶金部北京有色金属研究院，稀有金属气体分析方法，北京，冶金工业出版社，1973，117

[2] 叶信火, 反应_气相色谱法测定微量一氧化碳和二氧化碳气体的研究, 广州有色金属学报, 1994.4.2

作者简介：张晋，男，（1983.10），工程师，毕业于四川轻化工大学化工系化学工程与工艺专业，目前主要从事化工分析测试、环境监测及环保咨询等方面工作。