Способ равночувствительного детектирования углеводородов в газовой хроматографии Советский патент 1988 года по МПК G01N30/02 

Изобретение относится к анапити- ческому прибхэростроению, а именно к методам и средствам хроматографи- ческого контроля состава многокомпо- нантнмх смесей.

Целью изобретения является увеличение чувствительности хроматографи- ческрго анализа смесей за счет применения пламешю-ионизационного спо роба детектирования углеводородов |т1ри равночувствительном детектирова|iHK.

На чертеже приведена схема, нояс- яющая способ детектирования, где Доказаны хроматографическая колонка ji, первая мембранно-диффузионная Й1чейка 2, первая пористая перегород- |ка 3 (мембрана), вторая мембранно- циффузионная ячейка 4, вторая пористая перегородка 5, пламенно-ионизационный детектор 6.

Поток гпза-носителя, выходящий из хроматографической колонки, поступает в одну проточную камеру мембранно риффузионной ячейки 2, в другую ка- йеру которой поступает второй вспо- (могательньш поток газа-носителя, оторым продиффундировавшие через Ьористую мембрану 3 анализируемые | омпоненты смеси транспортируются bo вторую мембранно-диффузионную ячейку 4; компоненты, продиффундиро- равшие через вторую пористую мембра- by 5, подаются вторым вспомогатель- iHbiM потоком газа в пламенно-иониза- ционный детектор 6.

Математически способ детектиро- |вания описывается следующим образом Сигнал пламенно-ионизационного детектора AU при детектировании углеводородов, не содержащих кислород или галогены, описывается следующим выражением:

-

&U K,ntyi,

(1)

где К - постоянный коэффициент преобразования детектора; п - число атомов углерода (угле родное число) в одной молекуле вещества;

об - объемная концентрация детектируемого вещества в потоке газа-носителя.

Известно, что для углеводородов с молекулярной массой более 100 углеродное число с достаточной точностью пропорцион.яльно молекулярной массе

вещества, т. е. п «К М. Тогда выражение (1) можно представить в виде

ли K, ,

(2)

где М - молекулярная масса детектируемого вещества. .Объемная концентрация вещества, продиффундировавшего через пористую перегородку, описывается следующим выражением:

15

ui, ,

(3)

где К - постоянный коэффициент;

D - коэффициент диффузии в пористой среде;

6i, - объемная концентрация веще- ства в потоке газа до диффузии.

Принимая для простоты, что мембраны 3 и 5 идентичны, из выражения (3) объемная концентрация вещества после диффузии через вторую мембрану равна

Kj . .

(4)

3Q При условии кнудсеновской диффузии в пористых перегородках коэффициент диффузии D описывается следующим выражением:

(5)

где К - постоянный коэффициент; Т - абсолютная температура,: М - молекулярная масса. 40 Из выр ажений (4) и ( 5) получим

Kj oiT/M

(6)

где Kg - постоянный коэффициент, 45 Подстановкой (6) в (2) получаем математическую модель предлагаемого способа детектирования

u KTui

(7)

55

из которого видно, что сигнал детек- тора не зависит от физико-химических свойств детектируемых ксмпонентов.

Таким образом, способ детектирования является равночувствительным, а чувствительность определяется чувствительностью пламенно-ионизационного способа детектирования, коэффициента

31

ми передач мембранно-диффузиони .,.--. ячеек и температурой анализа.

Экспериментальная проверка способ детектирования осу1цествлена на лабораторном хроматографе. В опытах применены хроматографическая колонка 1 длиной 1,5 м и диаметром 3 мм, наполненная полихромом с 20% дионилфтала- та, две идентичные мембранно-диффу- зионные ячейки 2 и 4 с объемом каждо

Q

камеры 200 мм , мембрань 3 и 5 из пористой керамики с максимальным размером пор 0,66 мкм, толщиной 1 мм и размерами.10x20 мм. При указанных размерах пор и атмосферном давлении обеспечена диффузия, близкая к кнуд- сеновской. В качестве газов-носителей использован водород с равными объемйь1ми расходами всех потоков 1,5 л/ч. Хроматографический анализ произведен при 160 С.

Результаты хроматографического анализа смесей углеводородов приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ детектирования позволяет с достаточной точность (погрешность не более 5%),осуществлять равночувствитепьное детектиро вание в хроматографическом анализе углеводородов. Полученная погрешност не превьш1ает основной допустимой погрешности ста ндартньгх пламенно-иони- зационных детекторов.

В результате сравнительных испытаний с прототипом установлено, что чувствительность анализа по предлагаемому способу примерно в 1000 раз

Q

12929

превосходит чувствительность по способу-прототипу. При температуре мембранно-диффу з ионных ячеек 160°С чувствительность по предлагаемому способу только примерно в 10 раз меньше чем чувствительность пламенно-ирни- sai oHHoro детектора, однако детектирование по способу обеспечивает чувствительность ко всем анализируемым компонентам.

Формула изобретения

5

0

5

0

Б

Способ равночувствительного детектирования углеводородой в газовой хроматографии, состояш11Й в подаче потока анализируемого газа, выходящего из хроматографической колонки, к одной поверхности пористой перегородки, подаче вспомогательного газа к другой ее поверхности и Детектировании продиффундировавшего через перегородку вещества во вспомогательном газе, отличающийся тем, что, с целью повышения чувстви . тельности, поток вспомогательного газа после контакта с пористой перегородкой подают к поверхности второй пористой перегородки, к другой поверхности которой подают второй поток вспомогательного газа, с помощью которого продиффундировавшие через вторую перегородку вещества транспорти руют в пламенно-ионизационный детектор, причем детектирование осущест вляют при условии кнудсеновской диф фузии в первой и второй пористых перегородках.

Изобретение относится к методам и средствам хроматографического контроля состава многокомпонентных смесей. Цель - увеличение чувствительности хроматографического анализа смесей за счет применения пламенно- ионизационного способа детектирова ния углеводородов при равночувстви тельном детектировании. Операции, обеспечивающие диффузию газов перед подачей в газовый детектор, повторяют дважды. 1 ил., 1 табл. W С

Наименование компонентов смеси

Значение объемной концентрации, об.%

действительное

Гептан

Октан

Нонан

1-Гептен

1-Октен

1-Нонен

Погрешность анализа

измеренное

36,1 33,7 30,2

3,5

2 7 1,4

38,5 32,5 29,0

3

2

Примечание. Значение объемной концентрации рассчитано без поправочных коэффициентов по формуле и;

ZS;

, где S; - площадь пика i-ro компонента.