Способ анализа многокомпонентных газовых смесей Советский патент 1982 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к способам анализа газовых смесей и может быть использовано в химической и нефтехимической технологии, пищевой, фармакологической.и медицинской промышленности для охраны окружающей cpejVJ и в научном приборостроении.

Известен многопараметрический вычислительный способ автоматического анализа многокомпонентных производственных растворов, а также газовых смесей, заключающийся в автоматическом измерении нескольких (по числу контролируемых компонентов) интегральных параметров и в последующем автоматическом вычис.лении каждого из компонентов путем решения системы уравнений, выражающих зависимости между измеряекыми паргинетрами и концентрациями контролируемых компонентов tl .

Недостатком этого способа является необходимость использования неселективных детекторов (датчиков), число которых равно числу компонентов, образующих анализируемую газовую смесь, а следовательно, и необходимость заранее знать состав газовой смеси, что резко сужает границы применения метода.

Наиболее близким к предлагаемому является способ анализа многоквмпонентных газовых смесей, при котором анализируемую смесь подгиот в хроматографическую колонку, где компоненты смесей разделяют в режиме фронтальной хроматографии, и разделенные компоненты детектируют на выходе хроматографической колон10ки 12.

Недостатками известного способа являются малая достоверность, избирательность и точность анализа, вследствие чего этот способ практи15чески не находит применения.

Цель изобретения - повышение достоверности, избирательности и точности анализа.

Указанная цель достигается тем,

20 что согласно способу, при котором анализируемую сглесь подают в хроматографичесКую колонку, где компоненты смеси разделяют в режиме фронтальной хроматографии, и разделенные 25 компоненты детектируют на выходе хро матографической колонки, детектирование компонентов смеси осуществляют с помощью нескольких неселективных детекторов,, в которые одновременно подают анализируемый газ с выхода хроматографической колонки, при этом снимают серию показаний детекторов во времени до тех пор, пока показания детекторов станут постоянными « и по разности показаний детекторов в каждые два последовательных момента измерения и данным анапиза i градуировочных концентраций определяемых компонентов судят о наличии и концентрации компонентов, образующих смесь.

Пример. Проводится эксперимент по анализу многокомпонентной смеси, в качестве которой использована смесь низкомолекулярных аминов: диэтиламин ()NH); этиламин (Ci HgNHij); диметиламин ((CHi)oNH) и метиламин (CHjNHjB азоте ГОСТ 9293-74. Смесь готовится с помощью газодинамической установки 5ВО 045000-73. Концентрации компонентов сме си следующие C CrtHjl-iNH 2;

CCrtHcKHn 1 C(CH,,)iNH If CCHjNHi). 5В качестве детекторов используют два сорбционных полупроводниковых пленочных детектора, чувствительные

элементы которых изготовлены на основе поливинилового спирта, реагирую.щих на амины и вещества с С-Н и N-H связями, в рецептуру чувствительного эпемента одного из детекторов для изменения его чувствительности к компонентам смеси по сравнению с другим детектором вводят трехвалентное железо, которое по данным у-резонансной спектроскопии образовало поверхностные комплексы с дитизоном (C H NHNHC(S)), входящим в состав чувствительного элемента.

В качестве препаративной колонки используют стеклянную трубку длиной 1,2 м, заполненную сорбентом, изготовленным на основе алюмогеля. Анализируемый газ подается со скоростью 10 л/ч. Перед проведением эксперимента определяется, чувствительность детекторов к компонентам смеси. В табл.1 приведены значения коэффициентов чувствительности детекторов к разным низкомолекулярным аминам.

Таблица

На чертеже представлена структур ная схема устройства, с помощью которого проводился эксперимент. Устройство содержит газодинамические установки 1-4, служащие для создания определенных концентраций диэтиламина, этиламина, диг тиламина и метиламина в азоте, смеситель газов 5, служащий для получения многокомпонентной газовой смеси, препаративная хроматографическая колонка 6, первый 7 и второй 8 сорбционные детекторы, эжекторный .побудитель расхода газа 9. Интервал времени между двумя последовательными моментами снятия показаний с детекторов ut, исходя из айриорных данных о сорбции анализируемых веществ на использованно сорбенте, 1с. Для каждого измерения определяе ся разность между показаниями дете торов 7 и 8 в данное и предыдущее измерение, затем определяется соотнсянение этих разностей между детекторами, полученное значение сравнивается с соотнСинением коэффициентов чувствительности детекторов для каждого вещества, использованного при градуировке детекторов. Если для какого-то из этих веществ эти соотношения достаточно хорошо совпадают, то делается вывод о выходе из колонки (6), а следовательно, и наличии в анализируемой смеси этого вещества в концентрации, равной коэффициенту пропорциональности между показанием любого из детекторов vi его коэффициента чувствительности к данному веществу. Если для нескольких последовательных измерений установлено наличие выхода из колонки одного и того же вещества, то для определения его концентрации в смеси концентрации этого вещества, полученные для каждого измерения, складываются. Результаты обработки сведены в табл.2. Показание детектора 1 (7) О 0,5 2,27 2,5 3, Показание детектора 2 (8) О 0,5 0,68 0,7 0, Разность показаний0,5 1,77 0,23 О детектора 1 детектора 2 0,5 0,18 0,02 О Соотношение показаний Диэтил-Этиламин Вещество амин

1,79 0,215 КонцентрацияУчитывая, что погрешность аттестации исходной смеси находится на уровне 10%, точность результатов анализа более чем удовлетворительна. Анализ этой смеси способом газовой хроматографии был быменее эффе тивным, так как достичь полного раз деления столь близкого набора веществ практически невозможно, а на ложение пиков привело бы к погрешности анализа на уровне 30-50%. Кро ме того, учитывая разба:вление пробы данные микроконцентрации можно проа нализировать только на пределе чувствительности электронно-захватного детектора и это привело ба к возникновению дополнительных погрешностей из-за детектирования на пределах чувствительности. В предлагаемом способе разделение веществ происходит без разбавления пробы, что снижает требования к чувствительности детектора и позволяет на тех же детекторах получить чувствительность в 10-20 раз выше; появляется возможность решать задачи анализа смесей, ксялпоненты которых имеют различную физико-химическую природу и ко14поненты которых нестой ки к воздействию температуры в хроматографической колонке (ферменты, белки, нестециды и др.). изобретения Способ анализа многокомпонентных газовых смесей, при котором анализиТаблица 2 2,5 3,0 3,0 3,0 3,5 3,53,5 0,7 0,8 0,8 0,8 2,8 2,82,8 00 0,5 О О О О 00 2,0 О О - - 4 Метиламинруемую смесь подают в хроматографическую колонку, где компоненты смеси разделяют в режиме фронтальной хроматографии, и разделенные компоненты детектируют на выходе хроматографической колонки, отличающийс я тем, что, с целью-повышения достоверности, избирательности и точности анализа, детектирование компонентов смеси осуществляют с помощью нескольких неселективных детекторов, в которые одновременно подают анализируе1ФЛй газ с выхода хроматографической колонки, при этом снимают серию показаний детекторов во времени до тех пор, пока показания детекторов станут постоянными, и по разности показаний детекторов в каждые два последовательных момента измерения и данным анализа градуировочных концентраций определяемых компонентов судят о наличии и концентрации компонентов, образующих смесь. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Попов Р.Б. Многопараметрический вычислительный метод автоматического анализа многокомпонентных растворов. Сб. Автоматизация химических производств. Киев, Наукова Думка , 1964, с. 65. 2. Ыай Г. Теоретические основы роматографии газов. М., ИЛ, 1963, . 19-27 (прототип).

Ni(CzH5)2NH

Ni(PH3)

Nz-i-CHyJ Hi