Газовый хроматограф Советский патент 1982 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к газовой хроматографии для определения микропримесей.

Известны газовые хроматографы для определения легких 1 и тяжелых 2 примесей, в которых процесс анализа состоит из этапов концентрирования, отделения соответствующих примесей от основного компонента и последующего разделения их на аналитической колонке.

Недостатком известных хроматрграфов является узкий круг анализируемых примесей, так как они обеспечивают анализ либо только легких,либотолько тяжелых примесей в присутствии основного компонента.

Наиболее близким к предлагаемому является хроматограф, содержащий последовательно соединенные кран-дозатор, первую хроматографическую колонку для отделения легких примесей от тяжелых, коммутирующий кран, вторую хроматографическую колонку для разделения легких компонентов и дифференциальный детектор, включающий измерительную и сравнительную ячейку 3.

Недостатком известного хроматографа является сравнительно узкий

круг анализируемых примесей, так как он не обеспечивает возможность анализа легких и тяжелых примесей в с присутствии основного компонента.

Цель изобретения - расширение класса определяемых примесей путем обеспечения возможности анализа легких и тяжелых примесей в присутствии

10 основного компонента.

Указанная цель достигается тем, что в газовый хроматограф,содержащий последовательно соединенные крандозатор, первую хроматографическую колонку для отделения легких примесей от тяжелых, коммутирующий кран, вторую хроматографическую колонку для разделения примесей и дифференциальный детектор, включающий измеритель20ную и- сравнительную ячейки, введены дополнительная колонка для концентрирования и отделения легких примесей от основного компонента и дополнительный коммутирующий кран, связы25вающий дополнительную колонку с выходом первой хроматографичёской колонки и входом второй хроматографичёской колонки, причем сравнительная и измерительная ячейки дифференциаль30ного детектора установлены соответственно на входе и выходе второй хроматографической колонки. На фиг.1-3 изображена принципиаль ная схема предлагаемого хроматографа при различных рабочих положениях коммутирующих кранов; на фиг.4 хроматограмма анализа легких и тяжеЛых примесей в аммиаке с использованием предлагаемого хроматографа. Газовый хрс 1атогра ф содержит калиброванную емкость 1, которая через кран 2 связана с анализируемым , а через кран 3 и дозирующий Кран 4 со входом первой колонки 5 для отделения тяжелых примесей. Выход колонки 5 посредством коммутирующих кранов 6 и 7 связан со входом колонки 8 для концентрирования и отделения легких примесей и второй хроматографической колонки 9. На входе и выходе второй хроматографической колонки 9 включены сравнительная 10 и рабочая 11 ячейки дифференциального детектора. .Схема снаб жается тремя стабилизированными пото ками инертного газа-носителя с элементами очистки 12. Газовый хрсматограф работает следующим образом. Анализируемый образец запускается в предварительно вакуумированную емкость 1 до давления, превышающего давление газа-носителя на входе в колонку 5. Посредством дозирующего 4-ходового крана 4 анализируемая смесь из емкости 1 фронтальным способом вводится в колонку 5 (коммутирующие краны б и 7 находятся в положении, показание на фиг.1).При этом тяжелые примеси задерживаются на колонке 5, а легкие примеси и основной компонент проходят через нее свободно в колонку 8. В ко лонке 8, заполненной сорбентом, который хорсжю сорбирует основной компонент, из-за фронтального ввода анализируемой . cifleen происходит концентрирование легких при месей в зоне переднего фронта основного кс 1понента. После ввода необходимого количества анализируемо смеси кран дозатор 4 возвращается в исходное положение (при этом на вход колонки 5 подается газ-носитель). Потоком газа-носителя основной компонент из колонки 5 вымывается в ко лонку 8, а сконцентрированные в зоне переднего фронта основного компонен та легкие примеси отделяются от нег и переносятся в аналитическую колон ку 9, охлажденную,до низкой темпера туры. При этом окончание выхода лег ких компонентов фиксируется сравнительной ячейкой 10 детектора. После отделения легких компонентов и ввод их в аналитическую колонку 9 краны 6 и 7 переключаются в положение, изображенное на фиг.2. В это время в колонке 5 отдувается основной компонент, а в колонке 8 происходит его десорбция при поваленной температуре в режиме обратной продувки. После отдувки основного компонента из колонки 5 кран 7 переключается в положение, изображенное на фиг.З, и тяжелые примеси из колонки 5 десорбируются (путем подъема ее температуры) в охлажденную аналитическую колонку 9, где они концентрируются. При этом тяжелые примеси регистрируются сравнительной ячейкой 10 детектора. Далее проводится разделение всех примесей на аналитической колонке в режиме прогрс1ммирования температуры и их детектирование рабочей ячейкой 11 детектора. Подключение сравнительной ячейки 10 детектора на вход аналитической колонки 9 позволяет фиксировать окончание ввода в нее примесей, а также может быть использовано в целях экспрессного анализа, когда нет необходимости в разделении этих примесей. Пример. Определение примесей в аммиаке проводится при следующих условиях. Колонка 5 предназначена для отделения COrj и H«jO от аммиака. Внутренний диаметр колонки 6 мм; длина 0,5 м; насадка 10% полиэтиленюлина на полихроме - 1. Температура отделения примесей , десорбции +85«С. Колонка 8, предназначенная для концентрирования легких примесей (постоянный и органических газов) и отделения их от аммиака, заполнена 20% триэтаноламина на хроматоне.Внут ранний диаметр колонки 6 мм, длина 6 м. Температура концентрирования и отделения примесей «-40С, десорбции +85°С. Колонка 9, предназначенная для разделения всех примесей, заполнена полисорбом - 1. Внутренний диаметр колонки 4 мм, длина 6м. Начальная температура разделения. - , конечная скорость прогргммирования температуры , программирование температуры начинается после выхода СО. Газ-носитель - гелий; детектор - катарометр. На фиг.4 показано разделение примесей в режиме полного и экспрессного анализа. Предлагаемое изобретение позволяет определять в одном процессе анализа микропримеси легких и тяжелых, по отношению к основному компоненту, веществ. Изобретение может найти щирокое применение для анализа особо, чистых веществ, например аммиака, хлористого водорода и других широко используемых в полупроводниковой технологии газов.

Формула изобретения

Газовый хроматограф, содержащий последовательно соединенные кран-дозатор, первую хроматографическую колонку для отделения легких примесей от тяжелых, коммутирующий кран,вторую хрсякатографическую колонку для разделения примесей и дифференциальный детектор, включающий измерительную и сравнительную ячейки, от л ичающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей хроматографа, в него введены дополнительная колонка для концентрирования и отделения легких примесей от основного компонента и дополнительный ксянмутирующий кран, связывающий дополнительную колонку с выходом первой хроматографической колонки и входом второй хроматографической колонки, причем сравнительная и измерительная ячейки дифференциального детектора установлены соответственно на входе и выходе- второй хроматографической колонки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 192487, кл. G 01 N 31/08, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР W 528501, кл. G01 N 31/08,. 1975.

3.Патент Великобритании

1476249, кл. В 1 Н, 1977 (прототип

12

Фиг.З 1 Z jtnxuK принесеи примесей