Пиролизер для газовой хроматографии Советский патент 1981 года по МПК G01N31/08 

1

Изобретение относится к газовой хроматографии, а именно к устройствам для пиролитической газовой хроматографии, и может быть использовано в химической лаборатории при идентификации полимеров, ионообменных смол и изучении реакции термического разлр«(ения методом газовой хроматографии. В практике газовой хроматографии широко применяются пиролитические устройства, содержащие ячейку с расположенной внутри спиралью из материал;а с высоким омическим сопротивлением, блок питания спирали электрическим током и приспособление для измерения температуры спирали СО При проведении анализа исследуемый образец либо наносят в виде раствора в подходящем растворителе на нить, либо помещают в контейнер, ..расположенный внутри спирали, ячейку присоединяют тем или иным образом к колонке газового хроматографа, и нагревают нить (спираль) до температуры пиролиза. Через ячейку постоянно течет поток инертного газа, который переносит продукты пиролитического разложения в колонку хроматографа.

Чаще всего в ячейках с нагреваемой нитью питание нити электрическим током осуществляют от выпрямителя, состоящего из трансформатора с небольшим выходным напряжением и двух кремниевых диодов.

10

Недэстатком при этом является то, что температура нити достигает заданного значения лишь через значительное время (5-12 с) после начала нагревания. А так как обычно для анализа ис15пользуют очень малые пробы, то некоторая часть пробы разлагается еще до того, как температура нити достигает заданной величины. Продукты разложения могут вступать во взаимодействие

30 друг с другом и с исходным веществом. Продукты неполного разложения и вторичные продукты попадают в колонку хроматографа, что приводит к искажению результатов анализа. Наиболее бли;зким к предлагаемому является пиролизер для газовой хроматографии, содержащий камеру пиролиза, внутри которой установлена спираль нагрева образца, блок питания спирали нагрева электрическим током, включающий источник постоянного тока, и приспособление для измерения температуры пиролиза Г2.. Недостаток указанного устройства заключается в следующем. Поскольку спай термопары располагают вблизи спирали, при пиролизе измеряется, температура окружающего спираль пространства, но не самой спирали. При этом степень приближения измеряемой температуры к температуре нити и воспроизводимость результатов зависит от точности установки спая вблизи нити. Следует отметить, что присутствие в рабочем пространстве ячейки иного, кроме спирали и исследуемого соединения, тела может в ряде случаев отрицательно сказаться на результатах анализа. Кроме того, используемый в известном устройстве для нагрева спирали источник постоян ного тока, не обеспечивает достаточно быстрого подъема температуры спирали. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры пиролиза и воспроизводимости результатов анализа. Указанная цель обеспечивается тем что в пиролизер для газовой хромато графии, содержащий камеру пиролиза,внутри которой установлена спираль нагрева образца, блок питания спира ли нагрева электрическим током, вклю чающий источник постоянного тока, и приспособление для измерения температуры пиролиза, спираль нагрева вы полнена в виде термопары, спай кото рой размещен в средней части спирали, а в блок питания спирали нагрев введена батарея конденсаторов, вклю ченная параллельно источнику постоя ного тока. На фиг.1 изображена ячейка пиролитического устройства, разрез; на фиг.2 - электрическая схема блока питания. Ячейка имеет корпус 1 с отводом для подачи инертного газа 2 . На противоположных концах корпуса уста новлены гайки 3 и 4, служащие для присоединения крышки 5 и гайка , служащая для присоединения днища 7. Для герметизации корпуса использованы уплотнения 8-10. В крышке корпуса установлены электроды из хромеля 11 и алюмеля 12. К электродам одноименными концами приварена хромель-алюмеевая термопара 13. 8° обе стороны от спая термопара свита в спираль, т.е. спай термопары находится в центре спирали. Для присоединения ячейки к детектору хроматографа используется инъекционная игла И, установенная в днище ячейки. Быстрый вывод . температуры спирали на заданный режим и стабилизация режима осуществяется блоком питания, а переключение режимов работы с нагрева на измерение производится системой переключения. Предлагаемое устройство используют при хроматографическом анализе цинковой соли пропионовой кислоты. Устройство содержит ячейку, конструкция которой изложена,блок питания спирали и систему переключения режимов. Диаметр электродов в ячейке составляет 1 мм, диаметр проволоки термопары 0,02 мм, длина спирали 5 мм, диаметр витка 2 мм. Блок питания содержит автотрансформатор 15 типа РНШ-250-10,диод 1б типа Д237 А-ВП и батарею конденсаторов 17, состоящую из 12 конденсаторов типа К 50-361 (емкость батареи бООО мкФ), зарядка которой осуществляется предварительно от источника постоянного тока 18.. Система переключениярежимов работы состояла из реле 19 типа РПУ-0, контакты которого включены в цепь питания термопары 20 и 21 и в цепь измерения температуры 22, конденсатора 23 типа емкостью мкФ, с помощью которого регулируется время замыкания и размыкания контактов и диода 2-14 типа Д 237 А-ВП. Регистрация термо-ЭДС производится с помощью осциллографа 25 С . Пиролизер работает следующим образом. Навеску цинковой соли пропионовой кислоты -в стеклянном контейнере в количестве 1 мг помещают внутрь спирали. Собирают ячейку, соединяют ее с хроматографом. Пропускают через ячейку гелий до полного вытеснения воздуха. Производят одновременно включение блока питания и системы переключения режимов 5 в сеть электрического тока U 220 В тумблером 26. При этом замыкаются нормально разомкнутые контакты реле 20 и 21 и размыкаются нормально замкнутые контакты 22. В результате про исходит разрядка батареи конденсаторов 17 через спираль при одновременном протекании через спираль постоян ного тока напряжением 30 В. Соотноше ние величины емкости батареи конденсаторов (бООО мкФ) и напряжения постоянного тока (30 В) обеспечивает достижение температуры 800С за 10 м и подобрано экспериментально до начала анализа. В следующий момент времени цепь питания реле обесточивается (что обе печивается наличием диода 1б в цепи) контакты 20 и 21 размыкаются, контакты 22 замыкаются, осуществляется режим контрольного измерения термоЭДС спирали. Хроматографический анализ продуктов пиролиза проводили на хроматографе XpOM-4l с использованием детекторов двух типов: катарометра и пламенно-ионизационного (ПИД). Определение состава продуктов термического разложения на катарометре вызва но тем, что ПИД не чувствителен к неорганическим газам и водороду.. Условия разделения пиролизата сле дующие. На катарометре: расход гелия 50 мл/мин, температура термостата , температура испарителя 200°С, температура детектора , колонка набивная (1 2,5 м), сорбент - молекулярные сита СаА. На ПИД: расход ге лия 50 мл/мин, температура термостата 140°С, температура испарителя , температура детектора , колонка набивная (1 2,5 м), носитель полихром - 1, жидкая фаза 5% ПЭГА. Пирограмма пропионата цинка,полученная в результате анализа, состоит .из четырех пиков, соответствующих диэтилкетону, пропионовому ангидри iду, окиси углерода и двуокиси углерода. Анализ повторен три раза и показал высокую воспроизводимость программы. Аналогичный анализ проводят с использованием традиционного пиролитического устройства при тех же условиях. Кроме основных пиков на пирограмме имеются пики неидентифицированных веществ, соответствующие, вероятно, продуктам вторичных превращений при пиролизе. При повторном анализе как качественная, так и количественная воспроизводимость наблюдается только частично. Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет значительно повысить точность анализа и воспроизводимость результатов. Формула изобретения Пиролизер для газовой хроматографии, содержащий камеру пиролиза,внутри которой установлена спираль нагрева образца, блок питания спирали нагрева электрическим током, включающий источник постоянного тока, и приспособление для измерения температуры пиролиза, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры пиролиза и воспроизводимости результатов анализа, спираль нагрева выполнена в виде термопары, спай которой размещен в средней части спирали, а в блок питания спирали нагрева введена батарея конденсаторов, включенная параллельно источнику постоянного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Березкин В.Г. Газовая хроматография в химии полимеров. Mi, Наука, 1972, с.219. 2. Патент США № ,кл.73-23.1 , 19б5 (прототип).

It

12

/3