Мембранный сепаратор Советский патент 1985 года по МПК G01N30/00 

Изобретение относится к анализу газов в жидкостях и может применяться в химических лабораториях, санитарных анализах, анализе газов в напитках и винах в процессе их приготовления .

Известно устройство дпя анализа растворенных в воде газов, содержащее трубку с дробленым кварцем, расположенную в печи. В трубке производят разделение газа и жидкости и затем вьщелившиеся газы газомносителем переводят в детектор и регистрируют рЗ.

Недостатком данного устройства является большое разбавление газомносителем.

Известен также мембранный сепаратор для газоанализатора, содержащий полупроницаемую мембрану, расположенную на пористом трубчатом элементе, концы которого с помощью патрубков подключены к линии газаносителя и газоанализатору. В этом сепараторе отделяют газы от жидкости И.

Недостатками этого устройства . являются также большое разбавление анализируемых компонентов газомносителем и поэтому малая чувствительность определения. .

Цель изобретения - уменьшение степени разбавления анализируемых веществ газом-носителем.

Поставленная цель достигается «ем, что в мембранном сепараторе для газоанализатора, содержащем трубчатый элемент с полупроницаемой мембраной, расположенной на пористой основе, торцы которого с помощью патрубков подключены Е лишш паза-нбсителя, и газоанализатор, трубчатый элемент представляе собой сплошной цилиндрический стержень, на котором нанесена пористая основа в виде тонкого слоя.

Причем сплошное цилиндрическое тело и тонкий слой выполнены из одного стеклянного материала.

Мембрана натянута на всю поверхность стержня со слоем сорбента и иа ее торцы плотно насажены патрубки из химически стойкого инертного материала, через один из которых подают газ-носитель, проходящий через тонкий пористый слой, в который через мембрану диффундируют молекулы анализируемых газов, И

они переносятся газом-носителем при минимальном разбавлении в детектор.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит емкость I с анализируемой жидкостью, полимер-ч ную мембрану 2, натянутую на боковую поверхность тонкого пористого слоя 3

цилиндрического стеклянного стержня, центральная часть 4 которого вьтолнена из сплошного стекла. Патрубки 5 плотно сидят на теле, прижимая к нему концы мембраны. Эта часть устройства соединена с газовьм хроматографом 6, содержащим термостат 7, . накопительную колонку -8, хроматографическую колонку, детектор. Устройство работает следующим

образом.

, Анализируемая жидкость проходит через емкость 1, при этом газовые примеси диффундируют через мембрану 2 в тонкий пористый слой 3, отку

да потоком газа-носителя уносятся в хроматограф 6.

В зависимости от поставленной аналитической задачи газ либо непосредственно поступает в детектор

либо газовые примеси вначале концентрируются в накопительной колонке 8, затем десорбируются, подвергаются разделению на хроматрграфичео

кой колонке, после чего поступают

в детектор.

Чувствительность устройства при прочих равных условиях определяется скоростью диффузии газовых примесей через полимерную мембрану и скоростью газа-носителя. Пусть скорость диффузии через мембрану описывается соотношением

SDc

,.

y SD

-поток газа через мембрану;

где у 1 S D толщина мембраны;

-площадь;

-коэффициент диффузии пара в М1ембране;

Cjf - концентрация газа в жвдкости, процент мольной доли;

Cf - кощентрация в газе-проявителе.

Если скорость газа-проявителя V, то концентрация в пористой части основы,

Следует учесть, что концентрация в пористой части должна в любом случае быть заданной заметно меньшей, чем в жидкости, чтобы обеспечить высокий градиент концентрации в пленке. Следующие, вполне реальные параметры устройства, надежно обеспечивают необходимые условия (достаточную чувствительность и невысокую инерцию) . Пусть мембран из фторопласта толщиной 10 мкм натянута в два слоя на основу, толщина пористого слоя которой 1 мм, общей площадью 100 см При комнатных температурах эффектив ные коэффициенты диффузии фторопласта 4 составляют 10 смУс для многих газов (Hj, 0, COt , СО, CHi и т.д.). Тогда при Сг 0,1 Cj; А так как чувствительность, например катарометра составляет по большинству постоянных газов 10 -10 обЛ то и т вствительность всего хромато графического комплекса с предлагаемым устройством при выбранных pas-J мер.ах мембраны будет составлять 10 1 об. %. При толщине 1 мм и площад 100 см пористого слоя задаемся 10 процентами его свободного объема, тогда при скорости газа-проявителя 0,1 см /с полный обмен в слое произо вдет за 10 с. Такая инерщм может считаться вполне приемлемой при непрерывном методе измерений, а при накопительном тем более.

Сборка устройства. В подогнанные по диаметру основы, например фторопластовые патрубки, после их предварительного нагрева, вставляют основу с намотанной на нее не менее Двух раз мембраной и дают остыть.

Так как устройство может быть изготовлено из высокоинертных химических материалов (фторопласт, стекло), в нем полностью исключен контакт анализируемой среды со средой, из которой производят измерения. Устройство может работать при значительных давлениях анали31фуемой среды, поэтому среди возможных объектов приложения особый интерес представляет использование его при анализе COj в винах, например, в шампанские.

1. МЕМБРАННЫЙ СЕПАРАТОР для газоанализатора, содержащий трубчатый элемент с полутфоницаемой мембраной, расположенной на пористой основе, торцы которого с помощью патрубков подключены к линии газаносителя, и газоанализатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения степени разбавления анализируемых веществ газом-носителем, трубчатый элемент представляет собой сплошной цтотиндрический стержень, на котором нанесена пористая основа в виде тонкого слоя, 2. Сепаратор по п. 1,отличающийся тем, что сплошное цилиндрическое тело и тонкий слой выполнены из одного стеклянного материала.