СПОСОБ РЕАКЦИОННОЙ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ Советский патент 1971 года по МПК B01J8/18 

Изобретение относится к области деструкционной газовой хроматографии при анализе твердых органических веществ.

Г1ри изучении структуры нелетучих соединений, идентификаций полимеров, анализа сополимеров и ряде других случаев применяются методы реакционной газовой хроматографии, заключающиеся в термической деструкции исследуемого органического вещества в иотоке инертного газа-носителя (пиролиз) или с добавлением в этот поток порции химически активного газообразного компонента, напри: 1ер кислорода (окислительная деструкция), с последующим хроматографическим анализом продуктов разложения.

На практике нри осуществлении исследований твердых веществ этими методами имеется ряд трудностей: влияние на качественные результаты анализа величины пробы и формы образца (при навеске менее миллигра.мма хро.матографический спектр разложения является неизменным, если же навеска берется в количествах более миллиграмма, то спектр видоизменяется, что уложняет работу по его идентификации. Кроме того, работа с микрограммовыми навесками трудоемка и требует высокой квалификации исполнителя и применения высокочувствительных детекторов); необходимость применения фиксации исследуемого образца в реакционной зоие с целью устранения уноса его потоком газа-носителя, что делает невозможным исследование образца в мелкодисперсном состоянии и создает большие трудности в приготовлении образца твердого вещества для анализа; влияние на хроматографический спектр вторичных реакций, возникающих за счет того, что образец имеет компактную структуру, и формы образца; трудность получения количественных результатов анализа, поскольку они определяются больщим числом параметров при проведении процесса: величиной и формой образца, размером, фор.люй и материалом нагревательного элемента, скоростью подъе.ма температуры

и т. д.

Цель изобретения - устранение влияния на характеристики хроматографического спектра величины и формы образца. Цель достигается тем, что для анализа берут исследуемое вещество в мелкодисперсном виде и процесс реакционной газовой хроматографии проводят в псевдоожиженно.м слое, создаваемом потоком газа-носителя, где для каждой отдельно взятой частицы создаются условия массо- и теплообмена, одинаковые с другими, благодаря чему устраняется влияние раз1мера (формы) образца на воспроизводимость хроматографического спектра его деструкции. Ца чертеже показа))а принципиальная схетурного оформления способа проведения реакционной газовой хроматографии.

Термореактор / выполняется из термостойкого стекла. Сверху он имеет полую пробку на шлифовом соединении, служао ую для открывания и закрывания аппарата при загрузке навеской исследуемого вещества. Пробка заполняется фильтрующим материалом, например, асбестом и измельченным кварцем, которые предназначены для улавливания механического уноса из потока газа-носителя, входящего через щтуцер. В пробке также смонтирована термонара 2 для контроля за температурой в реакторе. В нижней части реактора } имеются входной штуцер для газа .i насадка нз асбеста д нз.мельченного нлавленного кварца. Назначение насадки - равномерное раснределение потока газа по сечению реактора. На -;з высоты реактор i охвачса нагревательной спиралью о; расположенной на внещней его поверхности, с те.м, чтобы анализируемое вещество не контактировало с ней. для подачи кислорода или другого химически активного газооОразного вещества в поток газа-носителя служит вводное устройство 4 (иод щприц). Поскольку верхний весовой предел назескн исследуемого вещесты не ограничен, то не требуется применения высокочувствительного детектора. Далее на qepjeже о - хроматограф 1ческая колонке; 6 и 7- регулировочные, игольчатые вентили для изменения скоростей потока газа-носителя в линиях; И - баллон с газом-носителем (гелии, аргон, азот и др.;; - навеска исследуемого вещества в нсевдоожил енном состоянии; Ш- детектор.

Способ нроведения реакционной газовой хроматографии осуществляется следующим образом. Ирн снятой пробке реактора 1 производится загрузка ею иавсскои мелкодиспероного материала. Применение исевдоожижения позволяет исследовать интересующее нас твердое вещество методом реакционной газовой хроматографии в виде тоиконзмельчениого материала так, что значительные затраты времени на таблетирование или формирование образца оказываются излишними, ьтенень дисперсности может быть самой различной, важно только, чтобы она имела узкий гранулометрический состав. После загрузки пробку закрывают. При гюлиостью открытом вентиле 6 подают ноток газа-носителя нз баллоиа. Регулировка потока производится вентилем / на выходной линии (из рабочей камеры детектора в атмосферу). Затем, нрнкрывая байнасный вентиль 6, добиваются такой скорости газа-носителя в реакторе, при которой возникает однородный нсевдоо/кижеиный слой.

В псевдоожиженно.ч слое твердые частицы со всех сторон окружены газом и вся их поверхность находится в контакте с ним (,iTO обстоятельство особенно важно при проведении окислительной деструкции). В результате интенсивного неремешивания твердые частицы во всем объеЛГе имеют одинаковые свойства.

Включают нагрев спирали. Интенсивное перемещивание частиц в нсевдоожиженном слог обуславливает выравнивание темнературы газа на коротком участке после входа его в 5 слой, так что в больщей части последнего темнература газа нрактически но тоянна. Темнература частиц вещества во с:ех точках нсевдоожил.енного слоя так:-ме практически постоянна и не отличается uv те.мператур 0 газа в слое.

Таки.м образом вся исследуемая навеска вещества, поскольку она разбита на маленькие частицы (размер каждой значительно меньще

5 миллиграмма, что создает условия получения качественпо HeH3jMeHiioro спектра разложения для каждой едлиицы вещества), разделенные друг от друга атмосферой газа-носителя, будет находиться в одинаковых условиях тепло- и

J массообмена для каждой отдельно взятой частицы. Следоватилько, качественный снектр на полученной хроматограмме будет идентичен снектру каждой отдельно взятой Чс.ст.ацы вещества нри проведении нсследованн51 при кои5 кретных условиях, и не будет зависеть от разд ера ьаьески. Разл1ером иавески будет определяться количественная иитер:1ретацн 1 сиектра.

PaccMOipeHHbii выше аспект ироолемы нроведсиг.и аг1ализа является особенио важны.м ири осундествлении окислительной деструкЦи/1, .огда в ноток инертного газа-носителя производят ввод онределенной дозы кислорода, который должен наиболее нолно нройзанмодействовать с массой исследуе.мого веи ества. Иахождеиие его в мелкодиснерсном состояннн способствует этому и создает условня д.тя получения воспроизводимых хро.матографических снектров.

После достижения в реакторе заданной температуры (U,b-1,0 сек) через иробовводное устройство с помощью ширица вводят онределенную дозу газа, например кислорода.

11родукты разложеиня поступают в адсорбцион 1ую колопку а хроматографа, где они сепарируются на составляющие ко.мпоненты и, выходя из нее в детектор 10, фи ссируются в впде хрол атографического спектра.

Предмет и з о б р е т е н и я

Способ реакционной газовой хроматографии, заключающийся в термической деструкции исследуемого твердого органического соединения в нотоке газа-носителя с последуюндим хроматографическим анализом продуктов разложения, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния на характеристики хроматографического снектра величины н формы образца, пробу анализируе юго вещества берут в виде мелкодисперсного норошка и процесс деструкции проводят в псевдоожиженном слое, создаваемом потоком газа-посителя.