Способ спектрохроматографического анализа многокомпонентных газовых смесей Советский патент 1979 года по МПК G01J3/30 G01N31/08 

Изобретение относится к области спектрального анализа, в частности спектрохроматографи чес кого анализа многокомпонентных газовых смесей, включающих кислород, водород, азот, а также кислород- и азотсодержащие соединения. Способ может быть использован в химической, нефтехимической и других областях промышленитети для определения состава многокомпоиентных газовых смесей, содержащих различиые элементы.

Известны способы спектрального анализа миогокомпоиеитных газовых смесей путем поочередиого измерения иитенсивиости спектральиых линий элементов соединения в секторе газового разряда.

Ближайшим техническим решением является способ сгкктрохроматографического анализа миогокомпонентных газовых смесей, включающий импульсный ввод пробы в поток газа-носителя, хроматографическое разделение веществ и регистрацию интеисивности эмиссионных линий элементов в спектре сверх высокочастотного разряда.

Однако известные способы не позволяют с высокой точностью анализировать составы быстроменяющихся многокомпонентных raзовых смесей, если время изменения состава смеси меньше суммарного времени определения концентраций всех компонентов. Это обусловлено тем, что все компоненты при наличии в их смесй различных элементов определяют из разных проб. Ори этом перед введением каждой последующей пробы необходима перестройка спектрометра на эмиссионную линию определяемого элемента. Указанные дополнительные действия услож-, няют и удлиняют анализ.

Цель предлагаемого изобретения - ускорение и упрощение процесса анализа.

Она достигается тем, что компоненты определярт но изменению интенсивности эмиссионной линии одного какого-либо элемента в условиях -ПОЛНОГО и постоянного насыщения этим элементом стенок трубки.

Причем компоненты, например кислород, азот и водород, определяют по изменению интенснвиости, эмиссионной линии кислорода О 7771,9А, дозируемого в разрядную трубку в количестве порядка Ю® объемной доли.

На фиг. I представлена схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 представлен график зависимости измсисния интенсивности эмиссионной липни кислорода от количества введенных в разрядную трубку кислорода и азота; на фиг. 3 - спектрохроматограмма определения кислорода, азота и водорода при их совместном присутствии 8 гелии. В разрядную трубку многокомпонентной газовой смеси, содержащей элемент I, сорбирующийся ее стенками, устанавливается динамическое равновесие между количеством этого элемента на стенке трубки и в плазме разряда. Это состояние разрядной трубки характеризуется постоянной яркостью спектральных эмиссионных линий элемента 1. При попадании в разрядную трубку другого какого-либо элемента 2, так же сорбирующегося его стенками и взаимодействующего с элементом 1 состояние равно-весия нарушается. Часть ранее сорбированного элемента десорбируется со стенок разрядной трубки, концентрация его атомов в разряде увеличивается, что ведет к усилению интенсивности эмиссионных спектральных линий элемента 1, на одну из которых настроен спектрометр. В условиях постоянного полного насыщения стенок элементом I установлена в щироком интервале количеств пропорциональная зависимость между количеством элемента 2, поданным в разрядную трубку, и изменением интенсивности эмиссионной линии элемента I. Принципиальное отличие предлагаемого способа анализа многокомпонентных газовых смесей заключается в том, что все компонеиты определяют из одной пробы, содержащей различные элементы, по изменению интенсивности эмиссионной линии одного элемента, вводимого в разрядную трубку в количестве, обеспечивающем насыщение этим элементом стенок трубки, по крайней мере, близкое к полному. Пример. Анализировали микропримесн кислорода и азота при их совместном присутствии в гелии. Из потока гелия примеси сорбировали сорбентом в охлаждаемой ловушке (фиг. 1) при температуре кипения азота. Отогревом ловушки до комнатной температуры примеси импульсом вводили в поток гелия и переносили в раздели ельную колонку 2 и оттуда в проточную кварцезую разрядную трубку 3, в которую кислород и азот поступали с интервалом времени 40 сек. Количество кислорода, необходимое для постояниого поддержания насыщения трубки 3, близкого к полному, обеспечивали капиллярным иатекателем 4, установленным перед 1 рубкой 3. При этом кислород дозировали в разрядную трубку в количестве порядка 10 объемней доли. Тем же натекателем 4 в разрядную трубку 3 дозировали постоянно и азот в небсльщом количестве, например, порядка 10 объемной доли. Разряд в трубке 3 возбуждали генератором («Луч-58) на . частоте 2375 Мгц. Диаметр трубки в зоне разряда 4 мм. Эту зону охлаждали воздухом. Поддерживали скорость гелия через трубку 0,4 нем /сек степень разрежения 20 мм рт. ст. Регистрировали интенсивность линий спектрометром. ДФС-12, настроенным на линию кислорода 01 7771,9 А. На фиг. 2 представлена зависимость изменения интенсивности эмиссионной линии кислорода от количества введенных в разрядную трубку кислорода (прямая I) и азота (прямая 2). Изменение интенсивности выражено в квадратных миллиметрах площади спектрохроматографических пиков на диаграмме самописца, а количества кислорода и азота в микролитрах. Как видно из приведенных зависимостей, чувствительность при определении азота близка к чувствительности при определении кислорода, в то время как в известном способе чувствительность по азоту в 3 раза ниже, чем по кислороду. Аналогично анализировали микропримеси кислорода, азота и водорода при их совместном присутствии в гелии. На фиг. 3 приведена спектрохроматограмма определения указанных примесей, где I - пик водорода, 2 -- кислорода и 3 - азота. Для получения сравнительных данных параллельно анализировали указанные газовые многокомпонентные смеси известным способом. В обоих случаях контролировали время полного анализа. При концентрациях кислорода и азота в гелии порядка объемной доли по известному способу время полного анализа составляло не менее 30 мин, а по предлагаемому - не более 10 мин. При определении кислорода, азота и водорода в гелии время полного анализа составляло 45 и 15 мин соответственно. Возможность анализа всех компонентов анализируемой газовой смеси из одной пробы по изменению интенсивности эмиссиоиной линии одного какого-либо элемента выгодно отличает предлагаемый способ от из вестного, так как значительно упрощает ходанализа, исключая операции, связанные с перестройкой спектрометра, не менее чем в 3 раза сокращает время анализа, повыщая тем самым точность метода при анализе быстросменяющихся во времени газовых смесей. Формула изобретения 1. Способ спектрохроматографического анализа многокомпонентных газовых смесей, включающий импульсный ввод пробы в поток газа-носителя, хроматографическое разделение веществ и регистрацию интенсивности эмиссионных линий элементов в спектре сверхвысокочастотного разряда, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса, компоненты определяют по

изменению интенсивности эмиссионной линии одного какого-либо элемента в условиях полного и постоянного насыщения этим элементом стенок разрядной трубки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем.

что компоненты, например кислород, a.ior и водород, определяют по изменению интенсивности эмиссноиноД линии кислорода 01 7771,9А, дозируемого в разрядную трубку в количестве порядка 10 объемной долн.

Не

ВВоа пробы

:if

i 1

У

JO

f.t

tS