Двухпламенный детектор для газовой хроматографии Советский патент 1983 года по МПК G01N31/08 G01N27/62 

1

Изобретение относится к газовой хроматографии, в частности к детекторам, и может быть использовано для одновременного селективного анализа углеводородов, галогенов и соединений, содержащих азот, фосфор и серу.

Известен селективный пламенно фотометрический детектор для определения соединений, содержащих серу, фосфор и хлор, содержащий две встроенные одна в другую горелки и три соответствующих светофильтра, соединенных с фотоэлектрическими умножителями (ФЭУ).

Детектор приспособлен для селек- ,5 тивного определения S-, Р- и С1-содержащих веществ, но не анализирует азотсодержащие вещества и углеводороды.

Известен также двухпламенный термоионный детектор для одновременного оп-20 ределения углеводородов, галогенов, N- и Р-содержащих соединений, включающий верхнюю и нижнюю горелки с электродами 1 }

Этот детектор сложен конструктивно и требует при анализе галогенов, N- и Р-содержащих веществ источника солей щелочных металлов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является детектор, содержащий корпус, в котором расположены нижняя горелка с положительным электродом питания и сигнальным электродом, дополнительная верхняя горелка с отрицательным электродом питания и цилиндрическим коллекторным электродом.

Этот детектор прост конструктивно и для селективного определения галогенов, N- и Р-содержащих соединений не требует солей щелочных металлов 2.

Недостатком известного детектора является отсутствие возможности селективного определения серосодержащих веществ. Кроме того, кольцевой электрод питания над верхней горелкой находится в основном под воздействием остатков соединений, поднимающихся с нижней горелки,и поэтому при введении больших проб гг1логенов, азот- и фосфорсодержащих соединений частично теряет ионизационные свойства, что приводит к снижению чувствительности анализа. Относительно большой внутренний диаметр детектора и возможность прохождения ионизуемых соединений (их производных) с внешней стороны верхнего цилиндрического коллекторного электрода также приводят к снижению чувствительности за счет размывания соединений в рабочем объеме между нижней и верхней горелками и не полного их захвата коллекторным электродом. Цель изобретения - увеличение селективности и чувствительности анализа галогенов и соединений.содержащих азот, фосфор, серу. Указанная цель достигается тем, что в двухпламенный детектор, содержащий корпус, в котором расположены нижняя горелка с положительным электродом питания и сигнальным электродом,zs

дополнительная верхняя горелка с отрицательным электродом питания и цилиндрическим коллекторным электродом, введены расположенная вокруг верхней горелки прозрачная кварцевая втулка с прорезью, через которую в зоне максимального нагрева пламени размещен отрицательный электрод, последовательно установленные фотоэлектронный умножитель и световод, расположенный с наружной стороны кварцевой втулки в зоне пламени верхней горелки перпендикулярно ее оси и отрицательному электроду, а цилиндрический коллекторный электродплотно установлен по внутрен нему диаметру кварцевой трубки. I Повышение специфичности определения к серосодержащим соединениям достигается установкой в зоне верхнего пламени световода, соединенного через светофильтр с ФЭУ. Кварцевая втулка, изготовленная из проплавленного прозрачного кварца, защищает световод от перегрева, кроме того, за счет ее высоких теплоизоляционных свойств в зоне верхнего электрода питания более равномерно по диаметру детектора поддерживается температура, что увеличивает и стабилизирует ионизационные свсзйства элект рода. Повышение чувствительности анализа достигается за счет размещения верхне 10

ная верхняя металлическая горелка 7, над выходом которой в зоне с максимальной температурой пламени через прорезь во втулке установлен никелевый отрицательный электрод 8 питания. В кварцевой втулке над электродом 8 зафиксирован цилиндрический коллекторный электрод 9- В верхней части детектора находится спираль 10 для поджига пламени на горелках. Детектор оканчивается съемной крышкой 11. С внешней стороны кварцевой втулки в зоне, симметрично охватывающей пламя, установлен перпендикулярно последне54го прямого электрода питания непосредственно в водородном пламени, уменьшения рабочего объема детектора и прохождения всех ионизированных соединеНИИ (их производных) внутри коллектора. Уменьшение рабочего объема детектора достигается за счет установки кварцевой втулки, которая позволяет плотно по ее внутреннему диаметру разместить коллекторный электрод, исключив возможность контакта электрода с корпусом при уменьшении диаметра детектора . На фиг. 1 представлен предлагаемый детектор, продольный разрез; на фиг. 2разрез А-А на фиг. 1. Детектор содержит разъемный корпус 1 , в нижней части которого в основа- НИИ 2 установлена нижняя металлическая горелка 3, над которой размещены кольцевой положительный электрод питания и возвышающийся над ним сигнальный электрод 5- Над сигнальным электродом 5 по центру внутри прозрачной кварцевой втулки 6 размещена Г-образму и электроду 8 гибкий световод 12, соединенный через светофильтр 13 с ФЭУ 1A. Водород и газ-носитель (азот) на горелку 3 подается через основание 2, а воздух - через отверстие в нижней части корпуса. Пример. Предлагаемый детектор испытан на лабораторном хроматографе марки Цвет для анализа смеси углеводородов С -Су, этилового спирта, ацетонитрила, сероводорода и двуокиси серы. Анализ проводился на метровой хроматографической колонке, заполненной полисорбом-1 (фракция 0,50,8 мм) при 110Я:. Испаритель идгревался до . 1еред проведением анализа были установлены с гюмощью мыльно-пленочного измерите пя гкори ги потоков через детоктг)|;. мл.-мпн : Сксэрогть водорода, поступающего в нижнюю горелку детектора30 Скорость водорода, поступающего в верхнюю ,горелку детектораkQ . Скорость подачи вЬздуха в детектор Скорость газа-носителя (азота)50 Перед ФЭУ после световода установлен интерференционный светофильтр с длиной волны пропускания 395 нм (для серосодержащих соединений). Спиралью 10 поджигалось, водородное пламя на обеих горелках, через 10-15 мин после прогрева детектора приступали к прове дению анализа. Шприцом через испариTf b хроматографа проба воздуха с ана лизируемой смесью вводилась на хроматографическую колонку и выходящие раз деленные -соединения фиксировались детектором. С нижней горелки записывался сигнал от смеси углеводородов C,-Cg эти лового спирта и ацетонитрила. С верхнего- коллекторного электрода записывался сигнал только от ацетонитрила. Сигнал, усиленный после ФЭУ, зафиксировал сероводород, двуокись серы и ацетонитрил. Сигнал от ацетонитрила, полученный с верхнего коллекторного электрода, на 1,5 порядка больше сигнала, зафиксированного после ФЭУ. Таким образом, селективный двухпламенный детектор позволяет одновременно определять не только Р- N- и С1-содержание соединения, но и серосодержащие вещества. Пороговая чувствительность азотсодержащих соединений по ацетонитрилу составляет , галогенсодержащих по хлористому мети лену 10 мг и серосодержащих по серо водороду 8-10 мг. Повышение (в k- раз) чувствительности определения галогенов и азотсодержащих соединений достигается за счет увеличения ионизации от никелевого электрода, находящегося в зоне максимального нагрева, поступления всех ионизированных соединеных в коллекторный электрод и уменьшения внутреннего диаметра детектора до 7 мм, т.е. в 2-2,3 разл по сравнению с прютотипом. Уменьшение диаметра детектора и соответственно рабочего объема между нижней и верхней горелками приводит к уменьшению размывания компонентов и получению более симметричных хроматографических пиков, записанных от верхних сигнальных электродов, что позволяет работать с меньшими скоростями газа-носителя. Размещение верхнего никелевого электрода питания непосредственно в зоне водородного пламени уменьшает его отравление при попадании больших проб N-, Р-, С1- и S-содержащих соединений, что способствует стабилизации его ионизирующего действия. Это повышает точность определения анализируемых веществ. Кварцевая втулка не только защищает световод от перегрева, но и исключает возможность контакта точно зафиксированного коллекторного электрода с корпусом или верхним электродом питания. Установленный после световода светофильтр можно легко заменять на фильтр с другой волной пропускания при необходимости фиксации соединений некоторых других классов. Предлагаемый детектор в сравнении с известными обладает высокой селективностью и чувствительностью анализа,, что позволяет расширить возможности идентификации различных классов соединений в сложной смеси. Формула изобретения Двухпламенный детектор для газовой хроматографии, содержащий корпус, в котором расположены нижняя горелка с положительным электродом питания и сигнальным электродом, дополнительная верхняя горелка с отрицательным электродом питания и цилиндрическим коллекторным электродом, отличающийся тем, что, с целью увеличения .селективности и чувствительности анализа галогенов и соединений, содержащих азот, фосфор и серу, в него введены расположенная вокруг верхней горелки прозрачная кварцевая втулка с прорезью, через которую в зоне максимального нагрева пламени размещен отрицательный электрод, последовательно установленные фотоэлектронный умножитель и световод, расположенный с наружной стороны кварцевой втулки в зоне пламени верхней горелки перпонди710009058

кулярно ее оси и отрицательному элект- 1. Мак-Цейр Г., Бонелли Э. Введероду, а цилиндрический коллекторныйние в газовую хроматографию. М.,Мир,

электрод плотно установлен по внутрен-1970, с. 111-112. нему диаметру кварцевой втулки.2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации, SN , кл. G 01 N 31/08, 1979

принятые во внимание при экспертизе(прототип).