УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ КОМПОНЕНТОВ СЛОЖНЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 1997 года по МПК G01N30/46 G01N30/78 

Изобретение относится к газовой хроматографии и может быть использовано для определения качественного и количественного состава многокомпонентных смесей в различных отраслях народного хозяйства: химической, нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, металлургии, медицине, биологии, экологии и др.

Известно устройство для хроматографической идентификации компонентов сложных смесей. А также известно устройство для хроматографической идентификации компонентов сложных смесей, описанное в работе.

Устройство для хроматографической идентификации содержит систему последовательно соединенных колонок, детектор, регистратор. Такое устройство позволяет проводить идентификацию компонентов сложных смесей по способу, основанному на хроматографических спектрах.

Недостатком этих устройств является ненадежная идентификация компонентов сложных смесей, так как они содержат один детектор.

Из известных устройств для групповой и индивидуальной идентификации компонентов сложных смесей наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для групповой идентификации компонентов сложных смесей с использованием хроматографических спектров.

Устройство для осуществления групповой идентификации содержит пять последовательно соединенных колонок, заполненных сорбентами различной полярности, буферную колонку, два детектора и регистратор. Каждая из колонок имеет выход в первый детектор.

Устройство работает следующим образом: потоком газа-носителя проба подается в систему, состоящую из пяти последовательно соединенных колонок. После прохождения первой секции часть потока отводится в первый детектор и на хроматограмме регистрируется первый пик. Аналогичная картина наблюдается после прохождения пробы через секции 2, 3, 4 и 5. После элюирования через всю систему регистрируется спектр одного вещества, состоящий из пяти пиков. Далее проба целиком из системы попадает в буферную колонку, а затем поступает во второй детектор и на хроматограмме регистрируется один пик исследуемого вещества, причем его площадь соответствует суммарному количеству вещества минус количество вещества, поступившее в детектор 1. Устройство имеет следующие недостатки:
1. Так как конечная цель это идентификация неизвестного вещества, то для его достижения необходимо получить корректный хроматографический спектр вещества. Правильность спектра зависит от сорбента и условий его работы. Для оптимального режима работы сорбента необходим приблизительно одинаковый расход газа-носителя в каждой секции. В прототипе это условие не выполняется, а спектр вещества является некорректным.

2. Отношение сигналов двух детекторов отношение площадей пиков (Q₁/Q₂) не дает достоверной информации о веществе, т.к. зависит от соотношения потоков газа-носителя (а значит от соотношения долей пробы).

3. Групповая идентификация при помощи описанного устройства затруднена, а индивидуальная просто невозможна.

Задачей изобретения является обеспечение корректного хроматографического спектра вещества за счет оптимальных условий работы сорбента без ухудшения его свойств и транспортировки в детекторе после каждой колонки необходимого, строго заданного количества вещества, а также повышение надежности идентификации компонентов сложных смесей.

Задача решается за чет того, что в устройство для хроматографической идентификации компонентов сложных смесей с применением хроматографических спектров, содержащем не менее трех последовательно соединенных идентичных колонок, заполненных сорбентами, обладающими различной сорбционной способностью по отношению к идентифицируемым веществам блок регистрации и блок детектирования, введены дополнительно пять микрокапилляров, диаметр и длина которых подбираются из условия отбора необходимого количества пробы. Кроме того, задача решается за счет того, что блок регистрации соединен по крайней мере с двумя детекторами и один из детекторов неразрушающий, а детекторы соединены последовательно и обеспечивают поступление пробы, подвергшейся обработке в первом детекторе, во второй детектор.

При решении поставленной задачи достигается технический результат, который заключается в том, что 1-2% объемных пробы после каждой колонки отводится в первый детектор, причем суммарное количество пробы, попавшей через микрокапилляры в детектор 1, составляет 5-10% от общего количества вещества в соответствии с отношением потока газа-носителя, отводящегося в детектор 1 через микрокапилляры, к общему потоку газа-носителя.

Это позволяет, во-первых, обеспечить оптимальные условия работы каждой колонки, во-вторых, получить хорошо разрешенный спектр вещества. Новая совокупность существенных признаков, а именно: после каждой из колонок подключены микрокапилляры, длина и диаметр каждого из которых выбраны таким образом, чтобы в первый детектор попадало заданное количество вещества, - обеспечивает достижение технического результата получение хорошо разрешенного хроматографического спектра вещества и сохранение оптимальных условий работы каждой колонки, и за счет этого повышение надежности идентификации компонентов сложных смесей.

На фиг. 1 изображено устройство для идентификации компонентов сложных смесей. На фиг. 2 спектр н-гептана, где a) спектрохроматограмма н-гептана, полученная после прохождения веществом первого детектора детектора по теплопроводности, b) спектрохроматограмма н-гептана, полученная после прохождения веществом второго детектора пламенно-ионизационного.

Устройство состоит из колонок K₁ K₅, микрокапилляров 6-10, детекторов D₁₁ и D₁₂, регистраторов P₁₃ и P₁₄.

Устройство работает следующим образом. Проба исследуемого компонента потоком газа-носителя переносится в систему последовательно соединенных колонок 1-5, заполненных сорбентами различной полярности. После каждой колонки часть пробы через микрокапилляры строго заданных геометрических размеров отводится в детектор D₁₁. На хроматограмме регистрируется первый спектр вещества регистратором P₁₃. Спектр представляет собой совокупность пиков, число которых равно количеству используемых колонок в системе. Так как вначале используется детектор по теплопроводности, который является неразрушающим, то проба после него целиком попадает в детектор D₁₂ - пламенно-ионизационный. После детектора D₁₂ регистратором P₁₄ регистрируется второй спектр вещества.

На конкретном устройстве для идентификации компонентов сложных смесей получили хроматографический спектр вещества н-гептана. Хроматографический спектр получали на системе последовательно соединенных колонок, заполненных сорбентами различной полярности. В качестве неподвижных фаз были использованы Апиезон- α трифторпропилсиликоновое масло (QF-1), пентафениловый эфир (5Ф4Э), полиэтиленгликоль с молекулярной массой 20М (ПЭГ-20М), 1,2,3-трис-( b -цианоэтокси)пропан, нанесенные на хроматон N-AN, зернением 0,12 0,16 мм в количестве 10 15 мас. Расход газа-носителя азота в системе устанавливают 12 15 мл/мин. Температура термостата колонок 120^oC. Выход каждой колонки соединен с первым детектором микрокапиллярами, диаметром 20, 30, 40, 50, 60 мкн и длиной 300, 350, 400, 450, 500 мм. Сигналы детекторов регистрируются в виде двух спектров вещества, состоящих каждый из пяти пиков. Так как длина и диаметр капилляров подобраны соответствующим образом, то получается хорошо разрешенный спектр вещества.

Использование предлагаемого изобретения позволяет по сравнению с прототипом получить хорошо разрешенный корректный спектр вещества и повысить надежность и достоверность газохроматографической идентификации компонентов сложных смесей.

Использование: газовой хроматографии для определения состава многокомпонентных смесей. Сущность изобретения: устройство содержит не менее трех последовательно соединенных идентичных колонок, заполненных сорбентами, обладающими различной сорбционной способностью по отношению к идентифицируемым веществам, блок регистрации и блок детектирования. На выходе каждой колонки расположен узел отбора проб, выполненный в виде капилляра, геометрические размеры которого подбираются из условия отбора необходимого количества пробы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для хроматографической идентификации компонентов сложных смесей, содержащее не менее трех последовательно соединенных идентичных колонок, заполненных сорбентами, обладающими различными сорбционными способностями по отношению к идентифицируемым веществам, блок регистрации и блок детектирования, отличающееся тем, что на выходе каждой колонки расположен узел отбора проб, выполненный в виде капилляра, геометрические размеры которого подбираются из условия отбора необходимого количества пробы. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок регистрации соединен по крайней мере с двумя детекторами. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что один из детекторов - неразрушающий. 4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что детекторы соединены последовательно и обеспечивают поступление пробы, подвергшейся обработке в первом детекторе, во второй детектор.