Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 141
Текст из файла (страница 141)
Упгр. рез разделительную колонку. На начальном ленная схема хро- участке разделительной колонки зоны, занятые "'этэгР'Фа компонентами хь хэ и хэ в потоке газа-носителя, взаимно перекрываются. При дальнейшем их продвюкении через слой адсорбента разделительной колонки процесс 1аканчивается полным разделением компонентов. При этом каждый компонент образует перемещающийся концентрационный профиль, представляющий собой колоколообразную кривую, которая с достаточным приближением может быть описана гауссовским законом распределения. Профили каждого компонента, разобщенные между =сбой зонами чистого газа-носителя ГН, представляют собой бинарные смеси х, + ГН, х, + ГГ1 и хэ + Г1т. В начальный момент времени после введения пробы из разделительной колонки выходит чистый газ-носитель.
Первым покидает колонку компонент х, НД, обладающий наименьшей адсорбционзой способностью, за ним — хэ (СО) и последним — газ хэ (СН ), наиболее хорошо адсорбирующийся данным адсорбентом. Концентрационный профиль каждого компонента при выходе его из разделительной колонки преобразуется, например, термохимическим детектором (измерительным преобразователем) в злектрнческий выходной сигнал в виде функции времени и представляет собой хроматографический пик. Выходные сигналы преобразователя, соответствующие чистому газу-носителю и компонентам х, (Не), х, (СО) и х, (СН«), подаются на вход самопишущего микрсвольтметра и записываются в виде хроматограммы (рис.
21-6-2). На хроматограмме выходные сиг- и« палы детектора, отражающие профиль каждого из компонентов х„х, и х„фиксируются в виде мм пиков, расположенных на на- й ют чальной (нулевой) линии ленты прибора, представляющей собой запись нулевого выходного сигнала преобразователя вс время ~, ит выхода из колонки чистого газа- ил носителя. Хроматограмма (рис. 21-6-2) дает представление о качествен- «е тз' ном и количественном составе о о о о о о о о анализируемой газовой смеси. Ир, л,и Время выхода каждого компонента из разделительной колонки Рис.
21-6-2. Примерная хроматогримма характеризует их природу, а РезАелеиии смеси тРех иомиоиеитов плошадь или высота пика Н определяет количественный состав меси. На хроматограмме расстояния 1„1, и «е от момента «вода пробы (В(7) до максимума пиков, выраженные в минутах «ли кубических сантиметрах, характеризуют время или объем удержания. При заданных условиях анализа каждому компо«енту анализируемой смеси соответствует свое определенное время удержания. Характерным параметром хроматографического пика «ля каждого компонента пробы является также ширина пика й «а половине высоты О. При выполнении количественного анализа зависимость площади «ли высоты пика от концентрации данного компонента и время зыхода отдельных компонентов устанавливаются при проведении «редварительной калибровки хроматографа, выполняемой по контзольным смесям или по чистым газам.
Основными злементами и устройствами газового хроматографа «вляются разделительная колонка, обеспечивающая процесс разеления анализируемой газовой смеси, детектор — приемный из«ерительный преобразователь, самопишущий прибор и дозатор, "сли разделительная колонка работаег при повышенных темпера- турах, то хроматограф снабжается термостатирующими устройствами. Для изготовления колонок используют трубки с внутренним диаметром 3 — 8 мм. Материал трубок должен быть химически стойким при отсутствии каталитической активности по отношению к компонентам анализируемой смеси и адсорбенту.
Широкое применение находят трубки из боросиликатного стекла, нержавеющей стали, меди, фторопласта н других материалов. Металлическим трубкам отдщот предпочтение для изготовления колонок, работающих при повышенных температурах. Трубки нз фторопласта применяют для разделительных колонок, когда анализ проводится при температуре, близкой к 20 — 30'С. Разделительные колонки по форме изготовляют прямые, ()-образные, Ъ'-образные, спиральные и в виде незамкнутого кольца.
Длина колонок выполняется различной — от 0,5 м до нескольких метров (за исключением капиллярных колонок) в зависимости от состава анализируемой смеси. Изменяя длину колонки, можно влиять иа разделительную способность ее. Оптимальную длину колонки находят обычно опытным путем. В некоторых случаях разделительную колонку выполняют из двух частей с промежуточным дополнительным доватором (94). Дечектор, присоединяемый к выходу разделительной колонки, является весьма ошетственным элементом хроматографа. Применяемые детекторы хроматографов основаны на использовании какзго-либо физического или физико-химического свойства бинарной смеси газа-носителя и отделенного от анализируемого газа компонента. Тип детектора и его характеристики однозначно определяют возможность хроматографической установки, время, необходимое для проведения анализа, оптимальный обьем пробы, режим анализа и др. Детектор должен обладать малой инерционностью, высоким порогом чувствительности, стабильностью метрологических характеристик и линейной зависимостью выходного сигнала от концентрации определяемых компонентов.
Детекторы в зависимости от метода измерения компонента, выделяющегося из смеси, подразделяются на интегральные и дифференциальные. Интегральные детекторы измеряют суммарное количество компонента, выделяющегося из анализируемой смеси. К их числу относятся детекторы, действие которых основано на титровании или на непосредственном измерении объема, отделяемого от анализируемой смеси и газа-носителя компонента. Дифференциальные детекторы, фиксирующие изменение тех или иных физических илн физико-химических свойств бинарной смеси, разделяют на две группы: концентрационные и потоковые.
Детекторы первой группы (например, термокондуктометрнческие и плотности) измеряют концентрацию, а второй — произведение концентрации на скорость, т. е. количество протекающего вещества (например, пламенно-ионизационные детекторы). Такое деление диф- ференциальных детекторов условно, так как в зависимости от скорости газа-носителя любой из них практически может работать па обоих режимах.
Тот или иной режим работы детектора выбирают в зависимости от целесообразности его использования в различных схемах. При этом необходимо иметь в виду, что при использовании концентрационного детектора при изменении скорости газа-носителя меняется площадь пика, но высота его не изменяется, а для потокового детектора, наоборот, с изменением скорости газо-' вого потока площадь пика сохраняется постоянной, а высота его изменяется. В выпускаемых в настоящее время хроматографах используются в основном дифференциальные детекторы, Из числа описанных в литературе дифференциальных детекторов наибольшее распространение получили термокондуктометрические (по теплопроводности газовой смеси), термохимические (по полезному тепловому эффекту каталитического сжигания), детекторы плотности, пламенно-нонизационные и др.
Термокондуктомегрические и термохимические детекторы широко используются в газовых хроматографах, применяемых для анализа продуктов горения, газообразного топлива и других газовых смесей. Действие этих детекторов аналогично действию описанных выше приемных измерительных преобразователей тепловых газоанализаторов, принципиальные измерительные схемы которых показаны на рис.
21-3-1 и 21-3-5. С принципом действия и устройством детекторов других типов, а также с их областью применения можно ознакомиться в (91 — 941. Дозирование пробы газа в разделительную колонку хроматографа необходимо осуществлять с ьысокой точностью и воспроизводимостью. Для каждой колонки устанавливают опытным путем оптимальное значение максимального объема пробы, при котором достигается необходимый эффект разделения компонентов.
В большинстве хроматографов, используемых для анализа газовых смесей, оптимальный объем пробы составляет 0,5 — 20 см"'. Для введения пробы в разделительную колонку лабораторных хроматографэв используются различные по устройству шприцы, специальные краны и дозаторы других типов.
В промышленных стационарных хроматографах для введения пробы применяют автоматически действующие дозаторы, например, с возвратио-поступательным движением штока, золотникового типа и клапанного типа, управляемые сжатым воздухом. В качестве самопишущих приборов применяют микровольтметры, выполняемые иа базе потенциометров типа КСП4. Основные параметры, характеризующие качество н точность хроматографов. При работе хроматографов может иметь место уход нулевой линии иа диаграммной ленте микровольтметра с предварительно установленного уровня при выходе прибора на рабочий режим. Это смещение нулевой линии принято называть дрейфом нулевой линии, который нормируют в процентах от ширины гюля записи на диаграммной ленте прибора. Дрейф нулевой линии может где С вЂ” концентрация контролируемого компонента в смеси по объему; Р— объем порции контролируемой смеси, см', о — скорость движения диаграммной ленты, мм/мин; 2А — максимальный размах короткопериодных колебаний нулевой линии, мм; расход газа-носителя через детектор, см'/мин; Р— площадь пика прн стабильной нулевой линии.
Площадь пика г определяется по формуле Р =- М ] Н (т) йс = МНИ, ъ (21-6-2) где Н (т) — текущее значение высоты пика контрольного вещества; тг и тз — время ссютветственно начала н окончания выхода пика контрольного вешества; Н вЂ” среднее значение высоты пика контрольного вещества, мм; Ь вЂ” среднее значение ширины пика конт- быть вызван изменением расхода газа-носителя, нарушением герметичности газовых трактов отдельных элементов хроматографа, изменением температуры и другими факторами. Кроме дрейфа нулевой линии может иметь место нестабильность ее вследствие влияния флуктуационных шумов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
