Способ анализа органических соединений в газовой хроматографии и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N30/68 

Изобретение относится к области газового анализа и предназначено для высокочувствительного детектирования аминов, гидразинов и их производных в воздухе и смесях веществ при их газохроматографическом анализе. Изобретение может быть использовано при аттестации капиллярных хроматографических микроколонок, при испытании новых полимерных материалов с точки зрения соответствия их санитарно-гигиеническим нормам, а также в средствах контроля окружающей среды и условий труда.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности анализа органических соединений, ионизирующихся путем поверхностной ионизации.

На фиг.1 изображено устройство для анализа органических соединений; на фиг.2 - диаграммы.

Поверхностно-ионизационный детектор (ПвИД) состоит из коллектора 1, термоэмиттера 2, нагревательного элемента 3 с токоподводами 4, переходного штуцера 5 для соединения ПвИД с концом 6 хроматог- рафической микроколонки 7, штуцеров 8 и 9 для ввода вспомогательного газа и вывода отработанных газов, электрометрического вывода 10 для регистрации ионного тока коллектора 1 и термопары 11 для контроля

о с ю

00

ел

температуры термоэмиттера 2 Выходной конец 6 хроматогрэфической колонки 7, размещенной в термостате 12, введен через штуцер 5 внутрь коллектора 2 с зазором вдоль его оси на всю его длину.

Подачу вспомогательного газа в ПвИД осуществляют независимо от подачи компонент анализируемой смеси через штуцер 8, расположенный на поверхности переходного штуцера 5. Смешивание вспомогательного газа и компонент анализируемой смеси производят непосредственно у ионизирующей поверхности термоэмиттера 2.

Анализ осуществляют следующим образом.

Для данного типа колонки выставляют рекомендованные скорость подачи газа-носителя и тип газа-носителя. Включают нагрев термостата 12 хроматографической колонки, после установления рабочей температуры включают нагрев термоэмиттера 2, выполненного в виде полого стакана, например, из молибдена с внутренним диаметром 6 мм и длиной 10 мм, путем подачи электропитания на токоподводы нагревательного элемента 3, например из нихромо- вой проволоки. Устанавливают рабочую температуру термоэмиттера 2 и подают на него потенциал, отталкивающий ионы к коллектору 1, производят напуск вспомогатель- ного газа и осуществляют подбор оптимальных условий анализа следующим образом.

В систему ввода проб вводят для анализа контрольную смесь. Компоненты разделенной смеси с выходного конца 6 хроматографической колонки 7 направляют на ионизирующую поверхность термоэмиттера 2, одновременно на ту же поверхность подают независимо вспомогательный газ через зазор между коллектором 1, которым служит цилиндр, например, из нержавеющей стали с наружным диаметром 4,5 мм и выходным концом 6 колонки 7. Вспомогательный газ стабилизирует термозмиссион- ные свойства ионизирующей поверхности, Испарившиеся с нее ионы собирают на коллекторе и регистрируют изменения ионного тока во времени, т.е. получают хроматог- рамму ионизирующихся путем поверхностной ионизации компонент смеси. Затем изменяют скорость подачи вспомогательного газа и записывают хроматограмму контрольной смеси для последовательного ряда скоростей подачи вспомогательного газа. Из сравнения хроматограмм выбирают скорость подачи вспомогательного газа, обеспечивающую максимальную интенсивность и наилучшее разрешение линий, соответствующих отдельным компонентам смеси.

После подбора оптимальных условий анализа осуществляют хроматографирова- ние анализируемых смесей.

На фиг.2 приведены хроматографические пики триэтипамина массой 1- г, температура поверхности термоэмиттера 390°С, ускоряющее напряжение 200 В. В качестве газа-носителя использован гелий при скорости подачи его через колонку

0 5 мл/мин. Скорость подачи вспомогательного газа-воздуха 20 мл/мин. Температура термостата хроматографической колонки .100°С. Пик 13 получен при независимой подаче вспомогательного газа и компонент

5 анализируемой смеси, пик 14.получен для случая подачи в ПвИД смеси вспомогательного газа и компонент разделенной в колонке анализируемой смеси через тройник, подключенный между выходом капилляр0 ной колонки и детектором.

Видно, что в результате независимой подачи вспомогательного газа и компонент разделенной смеси в ПвИД и смешивания их непосредственно у ионизирующей

5 поверхности возросли амплитуда хроматог- рафического пика и суммарный регистрируемый ионный ток, а постоянная времени ПвИД уменьшилась.

Введение выходного конца хроматогра0 фической колонки на всю длину коллектора, например на расстояние 0,7-1 мм от поверхности эмиттера, позволяет завершать хро- матографическое разделение смеси непосредственно у ионизирующей поверх5 ности. Выполнение термоэмиттера в виде стакана с внутренней рабочей поверхностью и размещение внутри него коллектора позволяет упростить контроль температуры за счет возможности установления прямого

0 контакта термопары с термоэмиттером, что повышает надежность контроля условий анализа и соответственно, его точность. Соотношение диаметров коллектора и микроколонки выбирают из условия обеспечения

5 требуемой скорости подачи вспомогательного газа, создающей оптимальные условия теплообмена и получения максимального коэффициента использования анализируемого вещества. Кроме того, расположение

0 выходного конца хроматографической колонки внутри коллектора с зазором позволяет использовать образующийся между стенками коллектора и этим выходным концом канал для подачи термоизолированного

5 за счет теплообмена со стенкой коллектора вспомогательного газа непосредственно на ионизирующую поверхность. При этом подбором скорости подачи и температуры вспо- могательного газа можно обеспечить условия, при которых температура коллектора станет ниже температуры деструкции молекул.

Таким образом, снижается дестабилизирующее воздействие вспомогательного газа на поверхность термоэмиттера и повышается чувствительность анализа. Кроме того, за счет создания независимых каналов подачи анализируемой смеси и вспомогательного газа и ионизирующую поверхность создается возможность интенсивной вентиляции рабочего объема ПвИД, что повышает разрешение при регистрации пиков разделенных в колонке и выходящих друг за другом компонент смеси.

Формула изобретения

1. Способ анализа органических соединений в газовой хроматографии, включающий хроматографическое разделение смеси в колонке, подачу в поверхностно-ионизационный детектор (ПвИД) вспомогательного газа и компонент разделенной смеси анализируемого газа в количествах, обеспечивающих при рабочих температурах иони- зирующей поверхности постоянство коэффициента поверхностной ионизации, и измерение ионного тока с коллектора детектора, отличающийся тем, что с целью повышения точности и чувствительности анализа, подачу вспомогательного газа в ПвИД осуществляют независимо от подачи

компонент разделенной смеси, а смешивание газов производят непосредственно у ионизирующей поверхности.

2. Устройство для анализа органических соединений в газовой хроматографии, содержащее ПвИД в составе коаксиально расположенных коллектора и термоэмиттера, токоподводящих вводов, штуцеров для ввода вспомогательного и вывода отработанных газов и хроматографическую колонку,

соединенную с детектором через переходной штуцер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности анализа, термоэмиттер выполнен в виде стакана с нагревательным элементом,

расположенным с внешней стороны поверхности термоэмиттера, цилиндрический коллектор установлен внутри термоэмиттера с зазором, выходной конец хроматогра- фической колонки введен с зазором внутрь

коллектора вдоль его оси на всю его длину, а штуцер для подачи вспомогательного газа установлен на поверхности переходного штуцера.

Изобретение относится к газовому анализу и предназначено для высокочувствительного детектирования аминов, гидразинов и их производных в воздухе и смесях веществ при их газохроматографическом анализе. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности анализа органических соединений, ионизирующихся путем поверхностной ионизации. Детектор содержит коаксиально расположенные термоэмиттер, выполненный в виде стакана с нагревательным элементом, расположенным с внешней стороны поверхности, и цилиндрический коллектор, установленный внутри эмиттера с зазором. Выходной конец хроматографи- ческой колонки введен в переходной штуцер на всю длину коллектора вдоль его оси. Вспомогательный газ подается в пространство между выходным концом хроматогра- фической колонки и коллектором ионов, и смешивание его с компонентами разделенной смеси происходит непосредственно у ионизирующей поверхности. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. сл с

QmpaSoma

HblU- - ,..

газ

Анализируемая смесь

Фиг.

Фиг. г