气相色谱仪用电化学硫检测器（ASD）

样品中痕量硫化物的测定一直是困扰分析工作者的一项工作，而样品中痕量硫化物的控制在很多应用中非常重要，如石化工业中炼厂气和天然气中有机硫化物和无机硫化物的测定、化学工业催化反应中痕量硫化物的控制、塑料工业中聚合单体中痕量硫化物的控制、饮料工业中食品级二氧化碳中痕量硫化物的快速测定等。以往测定痕量硫化物所用的检测器如火焰光度检测器(FPD)、脉冲式火焰光度检测器(PFPD)，虽然对硫化物有较好的选择性，但因其对硫化物的响应不是线性，测定时需要实验室使用相应的标准物，而痕量浓度硫化物的标准物配置非常困难，价格昂贵，从而造成检测成本非常高。而如果使用光化学硫检测器（SCD）虽然可以得到极好的检出限，并且对硫化物具有线性响应，但其本身的价格非常昂贵，而且操作和维护的成本都非常高，从而难以推广。市场一直期待能有既设计简单、操作方便，又价格便宜的硫检测器出现。珀金埃尔默（PerkinElmer）公司最新推出的色谱仪用电化学硫检测器（Amperometric Sulfur Detector，ASD）正是迎合了这种需求。

操作原理

ASD在设计上实现了突破，包括反应、热力学和物质传递的所有的过程，都是在常压下进行，从而避免了使用昂贵的真空系统。而且在反应过程中无需使用臭氧发生器，从而使系统结构大大简化。

如图所示，ASD在结构上由三部分组成：带石英热解部件的高温微型反应器、电化学传感器、气流控制和数据采集器。高温微型反应器放置在色谱柱温箱的上方，样品中所含的碳氢化合物在反应器中被燃烧掉，在常压下所含的硫化物则与反应气（氢气或空气与氢气的混合物）在高温微型反应器中反应生成H2S ，所生成的H2S被载气带入电化学传感器进行测定。在电化学传感器中含有３个电极（检测、计数和参比）浸在密封的电解液里，H2S在电化学传感器中被氧化并在检测电极产生电流，所产生的电流量与在电极上被氧化的H2S浓度成正比，H2S被氧化的反应式如下列所示：

H2S + 4H2O ==>H2SO4 + 8H+ + 8e-

通过测定所产生的电流，可准确测定硫化物的浓度。所使用的电化学传感器对硫元素的灵敏度极高（1 ppb H2S）并且有快速的响应时间( 1 s)。

由于整个检测器的设计中消除了短寿命的、价格昂贵的附件，因此ASD 的稳定性与其他硫检测器相比得到了极大改善，同时由于ASD对硫元素的响应与其浓度成线性，从而可以使用单标进行准确定量，使硫元素的检测成本大大降低。从ASD的指标可以看出，该检测器的灵敏度和选择性可与目前市场上性能最好的硫检测器相媲美，但因检测器的设计非常简单，操作中没有积碳等现象发生，维护非常方便，而且价格便宜。 [p]

设计特点

■ 高温微型反应器
反应器的设计简单,方便维护。温度设计得足够高,以保证各种硫化物被分解。反应器结构设计合理,提供高效转化率，并使用惰性材料,将反应器的表面活性和夹带降至最低。

■ 电化学传感器
电化学传感器采用专利设计,具有自主知识产权。对硫化物在低浓度下有很高的灵敏度；对硫化物等摩尔响应，消除多点校正的需求,降低分析成本。传感器的快速响应，满足了高通量分析要求。使用重力方式添加电解液，减少常规维护需求。

■ 电子控制部分
在电子控制部分，采用紧凑设计，这样实现空间的节约。微型反应器和电化学传感器的条件由液晶屏显示,简化操作。清洁模式可以消除反应器中的烧结现象。并且具有状态指示灯显示系统的状态。

ASD 的应用

该硫检测器（ASD）可以安装在PerkinElmer公司和Arnel公司合作的工程色谱仪上，PerkinElmer公司与Arnel公司合作的工程色谱仪可根据客户的需求提供全面的交钥匙分析解决方案，目前的应用主要包括：

■ 各种气体中痕量硫化物的测定，如氦气、氢气、氮气、氧气、空气、二氧化碳等中ppb-ppm硫化物的测定。
■ 食品级二氧化碳中100 ppb 以下硫化物的测定，图2为按照国际饮料技术协会（ISBT）标准测定的食品级二氧化碳中痕量硫化物的测定结果。
■ 石化工业中聚合级乙稀、丙稀中小于30 ppb硫化物的测定，图3为PerkinElmer公司和Arnel公司共同设计的专用系统对上述样品的检测色谱图。

另外，表1还列出了一系列预制的在PerkinElmer公司和Arnel公司合作的工程色谱仪上分析不同样品中硫化物的交钥匙分析解决方案，而且PerkinElmer公司和Arnel公司还可以根据用户的实际应用，为用户提供特定的交钥匙分析解决方案。(end)