Устройство для термодесорбции сконцентрированных примесей из концентратора в хроматографическую колонку Советский патент 1984 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к устройствам для термической десорбции сконцентрированных примесей из концентjpaTopa-ловушки в хроматографическую колонку и может оыть использовано для хроматографического контроля загрязнений в окружающей среде. Термодесорбция широко применяется в газохроматографическом анализе воз душных загрязнений, так как чувствительность определения в данном случае почти в два порядка выше, чем в случае экстракции пробы растворителем. Известно устройство для термодесорбции и криогенного ввода примесей накопленных в концентраторе, содержа щее 4-хходовой кран, концентратор, трубку-петлю, капиллярную колонку, пламенно-ионизационный детектор, сосуд Дьюарас жидким азотом и обогре ваемый сосуд с силиконовым маслом. В этом устройстве концентратор подключается к хроматографической системе с А-хходовым краном ч накопленные вещества десорбируются при . Десорбированные вещества вновь улавливаются в начальном участ ке аналитической капиллярной колонки петле длиной 3-5 см. охлаждаемой жид КИМ азотом. Десорбция примеси из концентратора проводится в течение 1 ч при избыточном давлении газаносителя (гелий) на входе в хроматоррафическую систему, равном 100 кПа. Затем петлю быстро нагреваю до 190с погружением в горячее силиконовое масло и с помощью 4-хходовог крана газ-носитель направляют в хроматографическую колонку, минуя концентратор. Избыточное давление на входе устанав.чивают равным 40 кПа. Температуру хроматографической колон ки в первые 5 мин после разогрева петли поддерживают при 20 С, затем повышают со скоростью 5 С/мин до 160 С. До.конца разделения петлю поддерживают в нагрето г состоянии 1 Недостатками указанного устройств являются сложность, громоздкость кон струкции и высокая стоимость оборудования. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому зффекту к изобретению является устройство для тармодесорбции сконцентрированных примаceii в хроматографическую колонку, содержащее металлический блок с У2электрообогревом, внутри которого выполнена камера испарения, и канал для подачи газа-носителя, снабженный герметично закрытым входным штуцером . для ввода пробы в испаритель и вьтходным штуцером для подсоединения хромато графической колонки, и газонаправляющую трубку-концентратор, установленную внутри камеры испарения. Причем газонаправляющая трубка может быть использована в качестве ловушки,концентратора при работе с загрязнениями, содержащимися в окружающей среде. Сконцентрированные примеси вымывают из концентратора в хроматографическую колонку с помощью газаносителя при быстром нагревании камеры испарения или предварительно нагретой . Недостатки известного устройства заключаются в сложности конструкции и длительности подготовки прибора к последующему анализу за счет чего увеличивается время анализа. Кроме того, для анализа различных веществ требуется значительное количество газонаправляющих трубок-кон- . центраторов (комплектуется с прибором 2 шт.), при этом для смены концентратора необходимо отключение хроматографа, полное охлаждение термостата колонок и испарителя, что приводит к большим затратам времени на анализ (в день возможно проведение 2-3 анализов). Цель изобретения - упрощение конструкции, сокращение времени подготовки анализа, и удобство в обращении при установлении концентратора в камеру испарителя. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем металхшческий блок с электрообогревом, внутри которого выполнена камера испарения и канал для подачи газаносителя,-, снабженный герметично закрытым входным штуцером для ввода пробы в испаритель, и выходным штуцером для подсоединения хроматографической колонки, и газонаправляющук трубку-концентратор, установленную внутри камеры испарения, трубкаконцентратор выполнена разъемной причем ее нижняя часть выполнена в виде втулки с внутренней резьбой и сквозным отверстием, неподвижно закрепленной в выходном штуцере металлического блока, а верхняя часть трубки-концентратора имеет цилиндри-.

ческую форму и выполнена на опнок конце внутри с квапратным сечением, а на другом - с наружной резьбой для ввинчивания во втулку.

Трубка-концентратор снабжена герметизирующим уплотнением, расположенным внутри втулки, через которое проходит направляющая капиллярна трубка, соединяющая сквозное отверстие втулки .и хроматографическую колонку с внутренней полостью верхней части трубки-концентратора.

Одновременно направляющая втулка служит для быстрого сцентрирования верхней части трубки-концентратора во втулке в момент опускания в камеру испарителя, а также для сокращени мертвого объема между концентратором и хрсматографической колонкой.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в положений для термодесорбции веществ из концентратора в капиллярную иЛи насадочную колонку на фиг. 2 - хроматограмма разделения микропримесей углеводородов десорбированных с помощью предлагаемого устройства; на фиг. 3 - хроматограмма запахов пота человека (женщины); на фиг. 4 - то же, (мужчины).

Устройство состоит из металлического блока 1 с электрообогревом (не показан), внутри которого выполнена камера 2 испарения и канал 3 для подачи газа-носителя. Металлический блок 1 .снабжен герметично закрытым входным щтуцером 4 для ввода пробы и выходным штуцером 5 для подсоединения хроматографической колонки 6. В камере 2 испарения расположена трубка-концентратор, состоящая из двух частей. Нижняя часть трубкиконцентратора выполнена в виде втулки 7, неподвижно закрепленной в выходном штуцере 5 блока 1. Втулка 7 имеет сквозное отверстие 8 и выполнена с внутренней резьбой. Верхняя часть 9 трубки-концентратора имеет цилиндрическую форму и выполнена на одном конце внутри с квадратным сечением для удобства ее установки с ПОМОЩБЮ отвертки (не показана), а на другом- с наружной резьбой для ввинчивания во втулку 7. Внутри последней расположено герметизирующее уплотнение 10, через которое проходит направляющая трубка 11, соединяющая сквозное отверстие 8 втулки 7,и, таким образом, хроматогрйфическую колонку 6 с внутренней полостью 12 верхней части 9 трубкт -концентратора. Одновременно направляющая трубка 11 служит для сцентрированного ввода верхней части 9 концентратора во втулку 7.

Хроматографическая колонка 6 соединена с концентратором при помощи тройника 13 и закреплена в нем при помощи гайки 14 с уплотнением 15. Боковой отвод 16 тройника 13 закрыт гайкой-заглушкой 17с уплотнением 18 пря работе без делителя (не показан) потока газа-носктеля. При работе с делителем потока тройник 13 подключается к ловущке 19 для улавливания сбрасьтаемьЕх: анализируемых веществ, которая соединена с игольчатым вентилем 20. Втулка 7 закреплена в камере 2 испарения при помощи тройника 13 с уплотнениями 21 и 22. Блок 1 снабжен охладительной трубкой 23. Во входном штуцере 4 блока 1 установлена направляющая втулка 24. На штуцер 4 навинчена накидная гайка 25 Герметизация достигается с помощью уплотнительной мембраны 26. Продувочный газ проходит через медицинскую иглу 27... .

Устройство работает следующим образом.

При проведении исследований сконцентрированных анализируемых веществ в выходном штуцере 5 металлического блока 1 с помощью тройника 13 и уплотнения 21 устанавливают втулку 7, снабженную уплотнением 10 и направляющей трубкой 11, Во втулку 7 с помощью квадратной отвертки ввинчивают верхнюю часть 9 трубки-концентратора, содержащей адсорбент с анализируемым веществом, и герметизируют с помощью мембраны 26 и накидной гайки 25. Быстро нагревают блок 1 до температуры десорбции (испарения) исследуемого вещества. При этой температуре с помощью газа-носителя, подаваемого в камеру 2 испарения по каналу 3, происходит термическая десорбция анализируемого вещества с адсорбента. Пары анализируемого вещества попадают через направляющую трубку 11 и сквозное отверстие 8 втулки 7 в хроматографическую колонку 6.. Продувочный газ-носитель, обмывающий мембрану, вьрсодит через иглу 27. Далее осуществляется анализ пробы известным способом.

Для проведения анализа новой пробы металлический блок остается нахретым. С помощью квадратной отверки производится быстрая замена верхней части 9 трубки-концентратора на новую без отключения газового хроматографа. Втулка 7 остается закрепленной в штуцере 5.

Таким образом, благодаря предлагаемому конструктивному исполнению трубки-концентратора возможна быстрая замена концентраторов с различными анализируемыми веществами при нагретом блоке без отключения хроматографа. Это позволит значительно сократить время анализа и в 5-6 раз увеличить количество проведенных анализов в день.

Для количественной оценки воспроизводимости результатов работы испа- рителя хроматографа Цвет-106 с использованием предлагаемого .устройства и комплектуемой к испарителю хроматографа гаэонаправляющей трубкиконцентратора бьша проведена термодесорбция смеси углеводородов (хроматограмма фиг. 2): 1-бензола, 2 - толуола, 3 - (1-ксилола, 4 - ундекана, 5 - додекана, 6 - тридекана, 7 - тетрадекана, 8 - пентадекана с концентрациями в воздухе 0,050,07 мг/м.

Обработка данных показала, что результаты анализа веществ с применением предлагаемого устройства находятся на уровне результатов с использованием трубки-концентратора известной конструкции.

Ошибка количественного определени не превышает 5-17отн.%в зависимости

от концентрации компонентов в воздушной среде.

Концентрационные пределы обнаружения микропримесей предлагаемым устройством составляют 0,01-0,0005 мг /м. Определение таких низких конценраций веществ иллюстрируется хрома Ьграммами,прёдставлеиными на фиг. 3 и одорологических исследований пота челоjBeka. Хромат о граммы, полученные с использованием газонаправляющей трубкиконцентратора, аналогичны.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, им удобно пользоваться широкому кругу исследователей для проведения термодесорбции сконцентрированных примесей из концентратора в хромато графическую колонку. Оно может быть применено в серийно выпускаемых моделях отечественных хроматографов Цвет и ЛХМ, а также зарубежных хроматографах без специальной разработки дорогостоящего.оборудования и приборов.

Предлагаемое устройство иожет применяться для анализа загрязнений окружающей среды в различных отраслях науки и техники, для контроля проведения различных технологических процессов, а также решения задач. Оно обеспечит возможность работы с капиллярными, насапочными и микронасадочными колонками с высокой точностью количественного определения микропримесей и сравнительно небольшими затратами времени на проведение анализа.

7

rx

tKoa тг во

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОДЕСОРБЦИИ СКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПРИМЕСЕЙ ИЗ КОНЦЕНТРАТОРА В ХРОНАТОГРАФИЧЕСКУЮ КОЛОНКУ, содержащее металлический блок с электрообогревом, внутри которого выполнена камера испарения и канал для подачи газа-носителя, снабженный герметично закрытым входным штуцером для ввода пробы в испаритель и выходным штуцером для подсоединений хроматографической колонки и газонаправляющую трубку-концентратор, установленную внутри камеры испарения, отличающееся тем, что, с целью .упрощения, его конструкции и сокращения speMefiit подготовки анализа, трубка-концентратор выполнена разъемной, причем ее нижняя часть вьтолнена в ввде втулки с внутренней резьбой и сквозным отверстием, неподвижно закрепленной в выходном штуцере металлического блока, а верхняя часть трубки-концентратора имеет цилиндрическую форму и выполнена на одном конце внутри с квадрат- ным сечением, а на другом - с наружной резьбой для ввинчивания во втулку. 2. Устройство по п. 1, от л ичающееся тем, что трубкаконцентратор снабжена герметизирующим уплотнением, расположенным внутри втулки, через которое проходит направляющая капиллярная трубка, N9 соединяющая отверстие втулки и хроhd Ю 9) матографическую колонку с внутренней полостью верхней части трубкиконцентратора. ;р

X