Способ анализа примесей в жидкостях Советский патент 1979 года по МПК G01N31/08 

1

Изобретение относится к анализу примесей в жидкостях и может быть использовано для обогащения и анализа примесей, обладающих летучестью больше или меньще, чем основной компонент жидкой смеси.

Известен способ разделения и анализа смесей, основанный на разделении жидкой смеси на инертном носителе при воздействии газового потока и температурного поля с отрицательным градиентом, при этом разделение осуществляют за счет процессов конденсации и испарения . Недостаток этого способа состоит в необходимости использования градиентного температурного поля, что связано с усложнением установки и дополнительными энергетическими затратами.

Прототипом изобретения является способ анализа жидкостей, заключающийся в нанесепии жидкости на колонку, заполненную инертным носителем, продувании в изотермических условиях газом-носителем и определении разделенных фракций на выходе из колонки {2.

К недостаткам такого способа относится неполное разделение смеси на зоны, лишь частично обогащенные по каждому из компонентов, невозможность на колонке заданного объема выделять полностью тяжелые

примеси, что ограничивает чувствительность определения, невозможность раздельного определения тяжелых примесей и определения примесей, обладающих летучестью, большей летучести основного компонента смеси.

Цель изобретения - повышение чувствительности определения примесей в жидкостях.

Поставленная цель достигается тем, что после нанесения пробы жидкости колонку продувают газом-носителем до освобождения начального участка слоя носителя от жидкости, достаточного для нанесения повторной пробы жидкости, причем иапссение и продувание многократно повторяют до накопления примеси иа заднем фронте полосы жидкости. Для раздельного определения как легких, так п тялчслых примесей,

предварительно, до ианссеная смеси, в колонку вводят дополнительный компонент с летучестью, большей летучести определяемых примесей. На фиг. 1 показана схема установки для

реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - калибровка для определения примесей октана в гексане; на фиг. 3-хромадистограмма одного из опытов; иа фиг. 4 приведена хромадистограмма определения

примесей октана в четыреххлористом углероде; на фиг. 5 - соответствующая калибровка; на фиг. 6 приведен пример анализа примесей в нонане, обладающих большей летучестью (гептан, октан) и меньшей летучестью (декан, ундекан), чем нонан.

При продувании газа-носителя через смесь, нанесенную на слой инертного носителя, происходит разделение смеси на зоны. Первоначально на переднем крае полосы находится исходная жидкость и в детектор поступает пар, равновесный с этой жидкостью. Затем после выхода с колонки зоны, содержащей наиболее летучий компонент, выходит зона, обогащенная по всем оставшимся компонентам. Чистым, при максимально возможной концентрации для данной температуры, отвечающей насыщенному пару, выходит единственный компонент, обладающий наименьшей летучестью. Чтобы в изотермических условиях полностью выделить примеси из исходной смеси, необходимо заставить смесь многократно конденсироваться и испаряться. Для этого до ввода смеси на колонку наносят дополнительный компонент (ограничитель), обладающий летучестью, большей летучести всех компонентов смеси. Если компоненты содержатся в смеси в достаточном количестве, то в результате полного разделения смеси каждый компонент выделяется в чистом виде при концентрации, отвечающей насыщенному пару. Однако при анализе микропримесей количества примесного компонента в смеси может не хватить для образования зоны чистого вещества и его на выходной кривой невозможно обнаружить. Для увеличения чувствительности определений приходится увеличивать дозу смеси и ограничителя.

При определении примесей с меньшей летучестью, чем основной компонент, предлагается в качестве ограничителя выбирать основной компонент смеси. На установке, показанной на фиг. I, проводят измерение примесей октана в гексане. В качестве ограничителя берут гексан, который подают в рабочую колонку 1 длиной 1 м, диаметром 0,4 см, расположенную ближе к детектору 2. 1 мл смеси вводят в колонку 3 длиной 2 м (две секции по 1 м). Обе колонки заполняют стеклянными шариками диаметром до 2 мм. После ввода 1 мл ограничителя и продувания газа-носителя (скорость у 70 мл/мин) в течение 1 мин, поворотом шестиходового крана 4 последовательно с рабочей колонкой подключают дозу.

В результате хромадистилляционных процессов, происходящих на рабочей колонке, смесь разделяется на чистые вещества и на выходе детектора (катарометр, накал 60 мА, щкала 1/128) на потенциометре 5 фиксируется хромадистограмма (ХДГ), представляющая собой ряд ступеней. Для

увеличения точности измерения перед выходом ступени примеси скорость протяжки ленты самописца устанавливают на 4 см/мин. На фиг. 2 приведена калибровочная кривая, построенная по результатам таких опытов, где состав смеси варьировался от 1 : 1000 до 1 : 10 Cg : Се. По оси абсцисс отложена мольная доля, по оси ординат - ширина ступени.

Из фиг. 2 видно, что для данных условий минимальная определяемая концентрация ограничивается количеством извлекаемого вещества из пробы, при котором невозможно бывает измерить ширину ступени (/ 1-2 мм).

Для увеличения чувствительности определений в той же системе после ввода 1 мл ограничителя в колонку длиной 2 м подают 1 мл смеси, затем продувают некоторое

время газ-носитель и вновь вводят смесь. Таким образом вводят всего 10 мл смеси. На фиг. 3 приведена ХДГ опыта, в котором соотношение компонентов составляло 1 : 1000, при этом ширина зоны примеси

H-Cs значительно больше (3,1 см), чем в предыдущих опытах. Это указывает на то, что при многократном вводе жидкости существенно повышается чувствительность и более рационально используется объем колонки. На фиг. 4 и 5 приведены соответственно ХДГ и калибровочный график при определении примесей октана в четыреххлористом углероде. В этих опытах в качестве ограничителя берут гексан, более легкий компонент, чем основной компонент смеси.

Фиг. 6 иллюстрирует пример хромадистилляциониого определения примесей как более легких, так и более тяжелых, чем

основной компонент. Основным компонентом является нонан, легкие примеси - гептан и октан, тяжелые - декан и ундекан. В качестве ограничителя берут гексан (1,5 мл). Для приготовления смеси вводят

на 1 мл нонана 50 мкл гептана, 25 мкл октана, по 5 мкл декана и ундекана. Смесь в количестве 0,3 мл дозируют однократно. При таком способе отделение примесей от основного вещества не зависит от количества взятой для анализа пробы смеси, что позволяет вводить большое количество ее при многократной дозировке. Кроме того, изотермическое обогащение до чистых жидкостей происходит автоматически при

разделении, в то время как в элюентной хроматографии необходимо проводить дополнительные операции для обогащения либо применять специальные термические поля.

Использование предлагаемого способа определения примесей обеспечивает, по сравнению с существующими способами, высокую чувствительность определения примесей; уменьшение необходимой для разделения длины колонки, что приводит к

упрощению установки и экономии материалов.

Способ за счет большой технико-экономической эффективности может быть применен в ряде отраслей народного хозяйства.

Формула изобретения

Способ анализа примесей в жидкостях, заключающийся в нанесении пробы жидкости на начальный участок колонки, заполненной инертным носителем, продувании колонки в изотермических условиях газом-носителем и определении разделенных фракций на выходе из колонки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности определения примесей, после нанесения пробы жидкости колонку продувают газом-носителем до освобождения начального участка слоя носителя от жидкости, достаточного для нанесения повторной пробы анализируемой жидкости, причем нанесение и продувание многократно повторяют до накопления примеси на заднем фронте полосы жидкости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью определения примесей более легких, чем основной компонент смеси, а также для более полного раздельного извлечения тяжелых примесей, на колонку предварительно наносят компонент с летучестью, большей летучести определяемых примесей.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 536429, кл. G 01N 31/08, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 250538, кл. G 01N 31/08, 1967.

мин

0H-C,

300Ч-00

ZOO

N,10,r-MOfli,/fM fpui.Z

20

ca,f

т J

20

.1

Ш.К. i/ie

Смесь ,0,7мл