ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТЕРМ АДСОРБЦИИ ГАЗОВ И ПАРОВ Советский патент 1970 года по МПК G01N30/10 

Известен метод определения изотерм из хроматографической кривой в обычных температурных условиях (метод Глюкауфа). Однако этот метод требует многократных опытов для калибровки. Кроме того, метод Глюкауфа связан с допущением в мгновенном установлении равновесия, т. е. не учитывается диффузионное размывание и размывание, связанное с задержкой массообмена между подвижной и неподвижной фазами.

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс определения изотерм адсорбции.

Способ заключается в том, что в поток газаносителя, промывающего хроматографическую колонку и детектор, вводят адсорбат, концентрацию которого непрерывно изменяют. В качестве устройства, изменяющего концентрацию, может быть использован разбавитель (сосуд с магнитной мешалкой). Если в такой сосуд, промываемый газом-носителем, ввести пробу другого газа, то концентрация последнего в потоке, выходящем из сосуда, будет убывать по экспоненциальному закону при условии достаточно эффективного перемещиваиия и отсутствия адсорбции стенками сосуда.

Предлагаемый способ может осуществляться в двух вариантах.

На фиг. 1 изображена схема I варианта предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема И варианта; на фиг. 3 - схема установки для

реализации предлагаемого способа;на фиг. 4- хроматографические кривые; на фиг. 5 - зависимость объема удерживания от концентрации; на фиг. 6 - изотерма адсорбции. Вариант I. Пробу адсорбата вводят сначала в разбавитель 1, соединенный иоследовательно с детектором 2 и хроматографической колонкой 3 (фиг. 1,а). По окончании записи кривой разбавления вновь вводят пробу

адсорбата той же величины в разбавитель /, соединенный последовательно с колонкой -3 и детектором 2 (фиг. 1,6). По окончании опыта (после установления нулевой линии самописца) полученные кривые накладывают друг на

друга, причем за точку сопряжения принимают момент введения пробы. Из графика наложения получают зависимость удерживаемого объема от коицеитрации. Расчет изотермы адсорбции производят путем графического интегрироваиия зависимости удерл нваемого объема от концентрации.

Вариант П. Г1робу адсорбата вводят и разбавитель /, последовательно соединенный со сравнительной камерой дифференциального детектора 2, колонкой 3 н измерительной камерой детектора 4 (фиг. 2). В этом случае наложение входной и выходной хромотографических кривых происходит автоматически, так как отклонение пера самописца от нулеции в камерах детектора в данный момент времени. Изотерму адсорбции определяют как зависимость площади под хроматографической кривой, выраженной в соответствующем масщтабе, от концентрации.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в быстроте определения изотермы (требуется лишь один хроматографический опыт); высокой воспроизводимости результатов вследствие малой продолжительностн испытания, простоте осуществления и аппаратурного оформления, небольшой потребности в исследуемом веществе, автоматической калибровке прибора по всему диапазону используемой концентрации адсорбата, нриближении условий работы колонки к равновесным вследствие нлавного изменения концентрации.

Предлагаемый способ может осуществляться путем непрерывного изменения концентрации адсорбата в нотоке не только по экспоненциальному закону, но и но какому-либо другому, например линейному, если будут созданы соответствующие устройства.

Пример. Определение изотермы адсорбции н-бутана на силикагеле КСК-2.

Газ-носитель (водород) из баллона 5 (фиг. 3) непрерывно пропускают через редуктор 6 и осушитель 7, после которого газ делится на два потока. Один из этих потоков проходит последовательно через игольчатый вентиль 8, разбавитель / объемом 100 мл, шестиходовой кран Я находящийся в положении, показаином сплошнымп линиями, колонку Ю с силикагелем (фракция 0,2 - 0,5 ш), помещенную в сосуд Дьюара 11 с тающим льдом, и рабочую камеру 12 детектора по теплопроводности.

Другой поток проходит через игольчатый вентиль 13 и сравнительную камеру 14 детектора. Объемная скорость газа в каждом из потоков составляет 40 мл1мин. Масса силика5 геля в колонке 0,3657 г, атмосферное давление 764 мм, скорость диаграммы самописца 200 мм/мин. По установлении стационарного режима работы установки (нулевой линии самописца) в сосуд с мешалкой импульсно

0 вводят пробу н-бутана (20 мл). По окончании записи выходной кривой кран 9 переключают в положение, показанное пунктиром, и вновь задают пробу н-бутана той же величины. Полученные хроматографические кривые накладывают друг на друга, причем за точку сопряжения принимается точка на нулевой линии, соответствующая моменту введения пробы. Из графика наложения (фиг. 4) получают зависимость объема удерживания от концентрации (фиг. 5). Изотерму адсорбции (фиг. 6) получают иутем графического интегрирования зависимости удерживаемого объема от концентрации.

Предмет изобретения

Хроматографический способ определения изотерм адсорбции газов и паров путем введения пробы адсорбата в поток газа-носителя, непрерывно пропускаемого через колонку с адсорбентом в детектор, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса определения, концентрацию вводимого адсорбата непрерывно изменяют, а определение изотермы адсорбции проводят по изменению выходной кривой разбавления пробы до и иосле прохождения колонки с адсорбентом.

проба

Проба

мл

3 Ш Л 12 3 П 5 16 П

3

IS 2ff 21

8ремя MUfi

4

- §

о,ог 0,04 0.06 0,08 ff.io ajz о,ш

а, IS концентрации 0(}гемная Лля

Концентрация, объе/ ная доля риг 6