Безмембранное устройство для ввода проб в капиллярную хроматографическую колонку Советский патент 1989 года по МПК G01N30/18 

Изобретение относится к газохрома- тографическому анализу и может быть использовано для анализа газовых, жидких и твердых веществ с применением капиллярных хроматографических колонок .

Целью изобретения является расширение круга анализируемых веществ за счет обеспечения различных режимов ввода пробы с предварительным испарением или без испарения непосредственно в колонку.

На фиг. 1 и 2 изображена принципиальная схема устройства для ввода -- пробы испарения непосредственно в колонку при двух его рабочих положениях; на фиг. 3 - принципиальная схема

устройства для ввода проб с предварительным испарением жидкой пробы. Капиллярный хроматограф с непосредственным вводом пробы в колонку (первый вариант) содержит камеру 1 для ввода проб, снабженную нагревателем 2 и приспособлением 3 для ее охлаждения, которые связаны с программным устройством (не показано). Камера 1 имеет канал 4 для подачи газа-носителя и канал 5 для ввода иглы 6 микрошприца 7, служащего носителем жидкой пробы. Канал 4 соединен с источником газа-носителя (не показан) и в нем установлен регулятор расхода газа 8. В канале 5 со стороны, противоположной месту ввода иглы

ОО

00

Со

ел

о

3148

6 микрошприца 7, выполнено коническое углубление, в которое вставлен начальный участок капиллярной хрома- тографической колонки 9, размещенный по оси камеры 1. Выход капиллярной хроматографической колонки соединен с детектором 10, на входе которого установлено постоянное пневмосопро- тивление 11. Ко входу детектора 10 перед местом установки постоянного пневмосопротивления 11 подключен дополнительный канал 12 для подачи газа-носителя, в котором установлен регулятор давления 13.. Носитель бы 7 (микрошприц) снабжен приспособлением 14 для герметизации и разгерметизации канала 5 для ввода носителя пробы 7, которое может быть выполнено в виде уплотнительной муфты из эластичного материала (резина, тефлон и др.) надетой на иглу 6 у основания корпуса микрошприца. Камера 1 для ввода проб снабжена программатором температуры 15, который соединен с термопарой 16, а также с нагревателем 2 и приспособлением 3 для ее охлаждения./ Устройство по данному варианту работает следующим образом.

, В момент, предшествующий вводу пробы анализируемой смеси веществ, элементы газового хроматографа находятся в положении, изображенном на фиг. 1, В этом положении поток газа- носителя поступает по каналу 12 через регулятор давления 13 на вход детектора 10, где делится на две части Большая часть потока газа-носителя (30-40 мл/мин для пламенно-ионизационного детектора) поступает в детектор 10, а меньшая часть (1,0 - 5,0 мл/мин) подается в капиллярную колонку 9 в направлении от ее выхода ко входу и сбрасывается через канал 5 для ввода носителя пробы в атмосферу. Соотношение потока газа-носителя подаваемых в детектор 10 и через колонку 9, определяется отношением гид- равлических сопротивлений капиллярной хроматографической колонки 9 и пневмо сопротивлением 11. Небольшая часть потока газа-носителя (0,5-5 мл/мин) постоянно поступает в камеру 1 через регулятор расхода 8 и вместе с потоком газа-носителя, протекающим через колонку 9, сбрасывается в атмосферу. Перед вводом пробы температуру

камеры 1 устанавливают с помощью программатора температуры 15 ниже температуры испарения анализируемой жидкой смеси.

В момент ввода пробы жидкости, отобранной с помощью микрошприца 7, иглу 6 микрошприца 7 вводят через канал 5 вовнутрь начального участка капиллярной колонки. 9, герметизируя при этом входное отверстие канала 5 с помощью уплотнительной муфты 7 из эластичного материала (фиг. 2). В этом положении небольшая часть потока г аз а-но сит ел я (0,5- 5 мл/мин) по каналу 4 поступает в камеру 1 и через микроотверстия (не показаны), выполненные в стенках начального участка колонки 9, поступает в капиллярную колонку, проходит через нее. и, смешиваясь с основным потоком газа- носителя, поступающим по каналу 12, через пневмосопротивление 11 поступает в детектор 10. Пробу жидкости впрыскивают во внутренний канал начального участка капиллярной хроматографической колонки 9 и одновременно начинают программируемый нагрев камеры 1 и соответственно начального участка колонки 9. Десорбирующиеся при повышении температуры начального участка колонки 9 компоненты анализируемой жидкой смеси потоком газа-носителя переносятся в основную разде- лительную часть капиллярной колонки 2, находящуюся при рабочей температуре, задаваемой по соответствующей временной программе с помощью отдельного термостата колонки (не показан В процессе разделения компонентов смеси в колонке 9 игла 6 микрошприца 7 находится во внутреннем канале начального участка колонки 9 и входное отверстие канала 5 перекрыто yir4 лотнительной муфтой 14. После того, как все компоненты смеси, представляющие интерес для целей анализа, выйдут из колонки 9 и будут зарегистрированы с помощью детектора 10, иглу 6 микрошприца 7 извлекают из начального участка колонки 9, разгерметизируют канал 5 для ввода носителя пробы (фиг. 1). В этом положении поток газа-носителя поступает на вход детектора 0, где он разделяется на две части, большая часть потока поступает в детектор 10 через пневмосопротивление 11, а меньшая часть поступает в капиллярную колонку 9, осуществляя продувку внутреннего ее объема в направлении от выхода ко входу ее и сбрасывается через канал 5 в атмосферу. При этом камеру 1 и колонку 9 поддерживают при максимально возможной рабочей температуре, необходимой для отдувки колонки 9 от остатков тяжелых компонентов анализируемой смеси. После отдувки колонки 9 от остатков пробы температуру камеры 1 с помощью приспособления 3 для охлаждения и программатора 5 приводят к начальному значению, предшествовавшему моменту ввода пробы, т.е. делают ниже температуры кипения наиболее летучего компонента анализируемой смеси

В предлагаемом капиллярном хроматографе расход газа-носителя через т детектор 10 остается постоянным вне зависимости от направления газового потока в колонке 9. Это обусловлено наличем регулятора давления 13 в канале Ь2 подачи газа-носителя на вход, детектора 10, которьй стабилизирует давление на выходе колонки 9 перед пневмосопротивлением 11, а также выбором соотношений потоковгаза-носителя, протекающих через детектор 10 и колонку 9.

Другой вариант выполнения предлагаемого устройства (фиг. 3) отличается от описанного тем, что в него введен делитель потока 17, вход которого соединен с камерой 1 для вво- да пробы, один выход соединен с капиллярной хроматографической колонкой 9, а другой выход - с линией 18 для сброса газа-носителя в атмосферу. Линия 18 для сброса газа-носителя

снабжена съемной заглушкой 19. Когда хроматограф работает в режиме с делением потока таза-носителя и вводимой пробы, заглушка 19 снята и линия 18 соединена с фильтром-поглотителем 20 и регулируемым пневмосопротивлением 21.

Устройство по этому варианту работает следующим образом.

В момент ввода пробы с помощью герметизирующей муфты 14, установленной на игле микрошприца 7 (на фиг. 3 не показан), осуществляется герметизация камеры 1 для ввода пробы. При этом меньшая часть потока газа-носителя через регулятор расхода 8 пропускается через колонку 9 в направлении от входа к выходу, а больная часть потока газа-носителя через ре

g 15

20 25 30

- 40

45

0

5

гулятор давления 13 по каналу 12 no-дается непосредственно в детектор 10. После выхода всех анализируемых комт+ понентов смеси из колонки 9 в детектор 10 камеру 1 разгерметизируют, извлекая из нее иглу микрошприца 7. При этом меньшая часть потока газа- носителя, поступающего по каналу 12{ пропускается через колонку 9 в направлении от выхода ко входу и сбрасывается в атмосферу, осуществляя отдув остатков пробы, а большая часть потока газа-носителя продолжает поступать в детектор 10. Отличие в работе данного варианта выполнения газового хроматографа от описанных заключается только в том, что ввод жидкой пробы во внутренний объем камеры 1 сопровождается ее испарением. Пары пробы, подхваченные потоком газа-носителя, поступают в делитель потока 17. При этом могут быть реализованы два способа ввода паров пробы в колонку 9 с делением пробы, когда заглушка 19 снята и большая часть потока газа- носителя сбрасывается по линии 18 в атмосферу, или без деления пробы, когда линия 18 закрыта съемной заг- лушкой 19. В качестве детекторов в предлагаемом устройстве могут быть использованы любые известные детекторы массового (потокового) типа, которые используются в настоящее время в сочетании с наполненными хромато- графическими колонками. Практически без изменения могут быть использованы пламенно-ионизационные детектор, термоионный (термоаэрозольный) детектор, пламенно-фотометрический детектор и др. Из детекторов концентрационного типа может быть использован электронно-захватный детектор

Предлагаемое устройство для ввода проб в капиллярную хроматографическую колонку в сравнении с известными способами и устройствами обеспечивает: возможность анализа более широкого круга летучих веществ, включая термолабильные вещества, так как позволяют осуществлять различные известные варианты ввода пробы, как предварительным испарением пробы анализируемой жидкости, так и без испарения; повышение надежности работы хрома-то- графа за счет исключения поворотных кранов и управляемых запорных каналов сокращение времени анализа за счет обратной продукции капиллярной колонки; возможность использования носителей пробы различного типа (шприц, пипетка, стержень с углублением и т.д. и т.п.) при вводе проб различного фазового состояния (газ, пар, жидкость твердое тело), что существенно расширяет области применения предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Безмембранное устройство для ввода проб в капиллярную хроматографи- ческую колонку, содержащее камеру для ввода пробы с каналом для ввода носителя пробы, соединенным с входом капиллярной хроматографической колонки, приспособление для герметизации и разгерметизации канала для ввода носителя пробы, два канала для подачи газа-носителя, один из которых соединен с каналом для ввода носителя пробы, и пневмосопротивление, отличающееся тем, что, с целью расширения круга анализируемых смесей веществ путем обеспечения различных режимов ввода пробы с предварительным испарением или без испарения непосредственно в колонку, второй канал для подачи газа-носителя соединен с выходом капиллярной хроматографической колонки, в устрбйство введен регулятор давления, установленный во втором канале для подачи газа-носителя, а пневмосопротивление установлено на выходе капиллярной - хроматографической колонки за местом соединения вькода колонки с вторым

0 каналом для подачи газа-носителя по ходу газа-носителя.

v

Фиг 2

го

21

Изобретение относится к газохроматографическому анализу с использованием капиллярных хроматографических колонок. Целью изобретения является расширение круга анализируемых веществ за счет обеспечения различных режимов ввода пробы с испарением и без испарения пробы. В изобретении введен регулятор давления, установленный во втором канале для подачи газа-носителя, который соединен с выходом колонки перед детектором. Пневмосопротивление установлено на выходе капиллярной колонки за местом соединения выхода колонки со вторым каналом для подачи газа - носителя по ходу газа - носителя. 3 ил.

Фиг.З