气体检验纯度的方法有哪些

气体检验纯度的方法包括：气体色谱法、红外吸收法、电化学法、热导法、热膨胀法、密度法、折射率法、吸收光谱法、发射光谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、传感器法等。

一、化学分析法

1、气体色谱法

气体色谱法利用不同气体在色谱柱中吸附、解析或分配系数的差异，将混合气体中的各组分分离，并通过检测器检测各组分的浓度。气体色谱法用于高纯气体的纯度检测中，如高纯氩气、高纯氮气等。通过气体色谱法，可以精确测定气体中氧、水、氮等杂质元素的含量，达到ppb甚至更低的检测限。优点是分离效果好，能够同时检测多种杂质，灵敏度高，检测限低，定量准确，重复性好。

2、红外吸收法

红外吸收法利用气体分子对红外光的吸收特性进行检测。当红外光通过气体样品时，气体分子会吸收特定波长的红外光，其吸收强度与气体分子的浓度成正比。红外吸收法常用于检测高纯气体中的水和氧含量。由于水和氧对红外光具有特定的吸收峰，可以通过测量红外光的吸收强度来推算气体中水和氧的浓度。优点是非破坏性检测，不改变气体样品的性质。选择性好，能够针对特定气体分子进行检测，灵敏度高，适用于微量杂质的检测。

3、电化学法

电化学法利用气体在电解池中的电解反应来检测其纯度。通过测量电解过程中电流和电压的变化，可以间接推算出气体中杂质元素的含量。电化学法在高纯气体的纯度检测中也有应用，特别是当需要检测气体中某些具有电化学活性的杂质时。优点是灵敏度高，能够检测低浓度的杂质。设备简单，操作方便。

二、物理分析法

1、热导法

热导法利用不同气体热导率的差异来检测气体的纯度。当纯气体中混入杂质时，混合气体的热导率会发生变化。通过测量混合气体的热导率，并与纯气体的热导率进行比较，可以推算出气体中杂质的含量。热导法用于高纯气体的纯度检测中，如氮气、氩气等。该方法具有操作简便、响应速度快、测量精度高等优点。热导法对气体流量和压强变化较为敏感，在进行测量时需要进行精密的控制和校准。

2、热膨胀法

热膨胀法利用气体在一定温度和压强下的膨胀系数与纯度之间的相关性来检测气体的纯度。当气体纯度发生变化时，其膨胀系数也会相应改变。通过测量气体在不同条件下的膨胀系数，可以推算出气体的纯度。热膨胀法在某些特定领域的气体纯度检测中有应用，但相对于热导法来说，其应用范围可能较为有限。热膨胀法需要注意温度和压强的精确控制和测量误差的消除。

3、密度法

密度法通过测量气体的密度来判断其纯度。由于不同气体的密度存在差异，可以通过测量混合气体的密度来推算出其中各组分的含量。密度法在气体纯度检测中的应用相对较少，气体密度的测量相对复杂且容易受到环境因素的影响。在高压或低温环境中，可以使用密度法。

4、折射率法

折射率法利用气体折射率与纯度的相关性来检测气体的纯度。当气体中混入杂质时，其折射率会发生变化。通过测量混合气体的折射率，并与纯气体的折射率进行比较，可以推算出气体中杂质的含量。折射率法在气体纯度检测中的应用有限。

三、光谱分析法

1、吸收光谱法

利用气体分子对特定波长光的吸收特性来检测气体成分及其浓度。不同气体分子对光的吸收特性不同，可以通过测量气体对特定波长光的吸收强度来推断气体的种类和浓度。在气体纯度检测中，吸收光谱法常用于检测气体中的微量杂质。如：利用红外吸收光谱法可以检测气体中的水蒸气、二氧化碳等杂质成分。优点是灵敏度高、选择性好、能够同时检测多种气体成分。

2、发射光谱法

通过测量气体分子在受到激发后发射的特定波长光来检测气体成分。当气体分子受到光、电或热等激发时，会跃迁到高能态并随后返回到低能态，同时发射出特定波长的光。发射光谱法在某些特定条件下，如利用激光诱导荧光光谱法（LIF）可以实现对气体中微量杂质的检测。优点是高灵敏度、高分辨率。

四、色谱分析法

1、气相色谱法

气相色谱法利用不同物质在固定相和流动相之间的分配差异，通过连续的流动过程实现组分的分离。气相色谱法因其高效、精确的分离能力，可以用于分析气体、易挥发的液体和固体，特别是那些沸点在500℃以下且在操作条件下热稳定性良好的物质。优点是分析速度快、选择性好、分离效能高、灵敏度高、应用范围广。

2、高效液相色谱法

高效液相色谱法分离原理是溶于流动相中的各组分经过固定相时，由于与固定相发生作用（如吸附、分配、离子吸引、排阻、亲和）的大小、强弱不同，在固定相中滞留时间不同，从而先后从固定相中流出。高效液相色谱法适用于分离低挥发性或非挥发性、热稳定性差的物质，非常适合于分离生物大分子、离子型化合物、不稳定的天然产物以及其他各种高分子化合物等。高效液相色谱法高压、高速、高效，能够检测到极低浓度的样品组分，不受样品挥发性和热稳定性及相对分子质量的限制，可控性强。

五、传感器法

1、热导式传感器

热导式传感器基于不同气体热导率的差异来检测气体纯度。当被测气体通过传感器时，其热导率的变化会引起传感器内部温度或电阻的变化，这种变化被转化为电信号输出，从而反映气体的纯度。热导式传感器用于对气体纯度要求较高的场合，如工业气体分析、实验室研究等。特别是在SF6等特定气体的纯度检测中，热导式传感器具有独特的优势。热导式传感器能够准确测量气体热导率的变化，从而实现对气体纯度的精确检测。传感器结构相对简单，受外界干扰较小，测量结果稳定可靠。

2、非分散红外（NDIR）传感器

非分散红外传感器基于气体分子对特定波长红外光的吸收特性来检测气体纯度。当红外光通过被测气体时，气体分子会吸收特定波长的红外光，导致光强减弱。通过测量光强的变化，可以推算出气体浓度，进而判断气体纯度。NDIR传感器用于二氧化碳、甲烷等气体的浓度和纯度检测。非分散红外传感器无需与被测气体直接接触，避免了对传感器的污染和损坏。能够选择性地检测特定波长的红外光，减少对其他气体的干扰。能够迅速响应气体浓度的变化，实现实时监测。

3、电化学传感器

电化学传感器利用被测气体的电化学活性，通过电化学反应将气体浓度转换为电信号。电化学传感器中包含工作电极、参比电极和电解质等组成部分。当被测气体与电解质接触时，会在工作电极上发生氧化还原反应，产生电流或电位变化，反映气体浓度和纯度。电化学传感器适用于检测空气中的氧气、二氧化碳、一氧化碳等气体，以及某些有毒有害气体。电化学传感器能够检测到极低浓度的气体杂质，能够选择性地检测特定气体成分。能够迅速响应气体浓度的变化。

4、催化燃烧式传感器

催化燃烧式传感器利用可燃气体在催化剂作用下的无焰燃烧产生的热量来检测气体浓度和纯度。当可燃气体进入传感器时，在催化剂的作用下发生燃烧反应，产生热量并导致传感器内部电阻或温度的变化。通过测量这种变化，可以推算出可燃气体的浓度和纯度。催化燃烧式传感器主要用于可燃性气体的检测，如甲烷、氢气等。催化燃烧式传感器能够迅速响应可燃性气体的存在，输出信号与可燃气体浓度之间具有较好的线性关系。

5、光离子化检测器（PID）

光离子化检测器利用高能量紫外线将被测气体分子电离成离子和自由电子，并在电场作用下形成电流。通过测量电流的大小，可以推算出被测气体的浓度和纯度。PID传感器对挥发性有机物（VOCs）等微量气体具有极高的灵敏度。PID传感器用于检测空气中的挥发性有机物和其他有毒有害气体。光离子化检测器能够检测到极低浓度的挥发性有机物和其他有毒有害气体；能够迅速响应气体浓度的变化；能够选择性地检测特定类型的挥发性有机物。