Хроматорграф Советский патент 1977 года по МПК G01N31/08 

1

Изобретение относится к области аналитического трИбаростроения и может быть использовано,- натеример, лри хро матографическом анализе .вещества, когда требуется изменять расход газа-носителя по .программе.

Известен хроматопраф с лрограмМироваиием потока (I), -содержащий две параллельные ветви, в каждой из которых установлены регуляторы расхода газа-носителя, лричем в о.диой ветви устанавлепы :ко.Л;онка и устройство нробоввода, в, другой - дроссель, имитирующий сопротивление колонки, программатор, управляющий работойобоих регуляторов расхода газа-носителя, и детектор, ра сположенпый на линиИ, в которой соединяются обе ветви.

Не|ДостаТ(Ками хроматографа являются невысокие точность и воспроизводимость анализа, обусловленные нелинейностью колонки и дросселя В диапазоне изменения ра.схода газаносителя, нестабильностью их сои ротивлений во времени -и управлением расхода без применения обратной связи.

Известно устройство для программирования давления для хроматогра|фической колонки (2), содержащее газовый редуктор, регулятор, регулируемые дроссели и емкость, а также хроматографичеокую колонку. Газ-но.ситель через один регулируемый дроссель поступает -в емкость и плюсовую камеру регулятора, а через другой дроссель стравливается в атмосферу.

Недостатком устройства является то, что оно реализует только линейный закон возрастапия давления (т. е. экопопенн;иальиый), с уменьшением скорости изменения расхода газа-носителя.

Известен также хроматограф с программированием расхода -газа-носителя (3), содерл ащий линию газа-носителя, пробоввод, программатор давления, колонку с сорбентом, регулятор и задатчик давления, дроссель, установленный перед детектором, командное устройство. Хроматограф стабилизирует давление

на входе в колонку, а па выходе изменяет его по программе. В результате этого изменяется перепад давлепия на колонке н, следовательно, расход газа-носителя через колонку.

Недостатками указанного хроматографа

являются .невысокие точность и воспроизводимость анализа, обусловленные наличием большого числа регуляторов давления и сложностью схемы соединения отдельных .узлов хроматографа.

Для повышення вонроизводи-мости условий ра1боты.и повышения точности анализа в предлагаемом, хром-атопрафе программатор давления представляет собой трехмембранный пневматический элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, расходпая камера и минусовой вход соединены с входом колоики непосредствеино, а через дроссель и емкость - с плюсовым входом указанио-го элемента, связанным через управляемый командным устройством контакт с выходом первого задатчика давления, регулятор давления представляет собой двухмембранный элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, расходная камера и минусовой вход соединены с выходом колонки, а плюсовой вход соединен С вторым задатчиком давления.

На чертеже изображена .схема Онисываемого хроматографа, состоящего из колонки с сорбентом 1, дросселя 2, регулятора давления 3, программатора давления 4, представляющего 1собой трехмембраиный элемент сравнения 5, дроссель 6, емкость 7 п контакт 8, а также пробоввода 9 и детектора 10. Задатчнки давлений РЗ и РО, а также командное устройство, формирующее дискретный управляющий сигнал Р{ , на чертеже ,не ноказа-ны. Вход колонки 1 соединен с пробовводом 9 и выходом программатора давления 4, а выход колонки 1 связан с выходом регулятора давления 3 и через дроссель 2 - с детектором 10. Установка дросселя 2 не должна существенно увеличивать объем линии связи между колонкой 1 и детектором 10.

Регулятор давления 3 представляет собой двухмембранный элемент сравнения, работающий в режиме повторения давления задания Р2-РЗ- Регулятор давления 3 поддерживает ностоянное давление Рг перед дросселем 2.

Программатор давления 4 представляет собой трехмембраниый элемент сравнения 5, работающий, в режиме усиления и охваченный положительной иперцнопной обратной связью, образованной дросселем 6 и емкостью 7. Элемент сравнения 5 реалргзует формулу:

, - коэффипиепт усиления;

где К.

F и I - площади большой и малой мембран элемента сравнения. Связь между давлениями Рп и Р выражается уравнением:

+Pl Pnp ,

тdi

где Т

постоянная времени;

V - объем емкости 7; ее - проводимость дросселя 6; К. - газовая постоянная; в - абсолютная температура. Хроматограф работает следующим образом.

В исходном состоянии, в соответствии с давлениями РЗ и и замкнутым положением .контакта 8, на выходах регулятора давления 3 и программатора давления 4 устанавливаются давления PZ и Р°р соответственно, обеспечивающие требуе.мые величины расхода

газа-носителя через детектор 10 (Q,e ) и начального расхода газа-носителя через колонКУ 1 ( ).

При переходе сигпала Р/ в состояние «анализ лробоввод 9 вводит в колон.му 1 заданное Количество анализируемого вещества. Одновременно размыкается контакт 8, и давление на выходе программатора давления 4 начинает непрерывно возрастать по экспоненциальному закону:

Рпр Р°р-ехр

Г

где т - время.

При этом нрограммируется расход газа-носителя через колонку Qo;i, также по экспоненциальному закону. В это же время регулятор давления 3 начинает непрерывно уменьщать дололнительный расход газа-носителя

Q-wn таким образом, чтобы давление PZ перед дросселем 2, а следовательно, и расход газаносителя через .дроссель 2 н детектор 10 Qдeт оставались постоянными.

При новом изменении состояния сигнала Р

происходит замыкание контакта 8 и автоматически устанавливаются прежнее начальное давление Р° на .выходе программатора да.вления 4, и, следовательно, начальный расход через колонку Q°(,j, . Пробоввод 9 в это время осуществляет отбор .пробы для следующего анализа.

Таким образом, по сравнению с известными хроматографами, в пр:едложеннам хроматографе применяется экспонепцнальное Программированне (восходящая экспонента) расхода газа-НОСителя через колонку для получения постоянной разности во времени удерживания компонентов и обеспечивается постояпство расхода газа-носителя на входе в детектор прИ отсутствии диффузионного размытия выходящих из колонки комнонентов. Все это существенно поаыщает воспроизводимость условий работы л точность анализа.

Хроматограф Фюжет быть выполнен с использованием серийных элеметггов УСЭППА, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели хр01матографа.

На основании лабораторных испытаний, при анализе пирогаза иечей пиролиза бензина

на колонке .длиной 1 м .и диаметром 1 мм, заполненной сорбентом АЬОз + З/о NaOH зернением 0,2 мм, в процессе программирования расхода газа-носителя от 0,2 до 3,0 л/час при ПО.СТОЯННОМ расходе через пламенно-ионизационный детектор, равном 3,6 л/час, точность и воспроизводимость анализа нахо.дились в пределах + 1,5%. Время анализа составляло 8 мин. Без программирования анализ длился 25 мин, точность н воспроизводимость были

+2,5%. Качество разделения комнонентов было в этом случае, хуже, пики - сильно размытые в конце xpOMaTorpaMiMH.

Формула изобретения Хроматограф, Содержащий линию газа-носителя, Про.боввод, колонку .с сорбегггом, программатор давления, регулятор и задатчики давления, дроссель, установлеиный перед детектором, и командное устройство, отличающийся тем, что, с целью иовышения воспроизводимости условий работы и повышения точности анализа, программатор давления представляет собой трехмембранный .пневматический элемент сравнения, сопло которого подключено к лииии газа-носителя, расходная камера и минусовой вход соединены с входом колонки непосредственно, а через дроссель и емкость - с плюсовым входом указанного элемента, связаиным через управляемый командным устройством контакт, с выходом первого задатчика давления, регулятор давления

представляет сабой двухмембранный элемент сравнения, соплд «оторого подключено к линии газа-носителя, расходная камера и минусовой вход соединены с выходом колонки, а плюсовой вход соединен с вторым задатчиком давления.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе1. Патент США № 3457744, кл. 73-23.1, 1969.

2.Патент США, № 3405551, кл. 73-23.1, 1968.

3.Авторское .свидетельство СССР, № 363033, М. Кл. 01 31/08 1970 .(прототип).

бт

Socfj.Pz й

Son

г