Способ масс-спектрометрического анализа смесей газов и паров

Способ масс-спектрометрического анализа смесей газов и паров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (») 530690

Союз Советских

Социалистимеских

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено20.08.74 (21) 2054475/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.10.76.Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания28.01.77 (51) И. Кл

В 01 T) 59/44

Q 01 N 27/62

Гасударственный номитет

Саввтв Министров СССР оо делам изобретений и отнрытий (53) УДК 621,384 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Г. Девятых, И. Л. Агафонов и В. И, Фаерман

Научно-исследовательский институт химии при Горьковском государственном университете им. И. И. Лобачевского (71) Заявитель (54) СПОСОБ МАСС-СПЕК ГРОМЕ ГРИЧБС1 ОГО АНАЛИЗА CMECEA

ГАЗОВ И ПАРОВ

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при массспектрометрическом анализе сложных смесей газов и паров, ионизируемых электрическим полем с высоким градиентом потенциала.

В последнее время в химической технологии требуются высокочувствительные спосооы анализа индивидуальных летучих веществ и их сложных смесей, являющихся конечными и промежуточными продуктами синтезов. Од- ð ним из наиболее чувствительных способов анализа является масс-спектрометрический.

При масс-спектрометрическом анализе смесей газов и паров широко применяется ионизация электронным ударом L 1 j под действием которого молекулы разбиваются на большое число различных ионов, и поэтому каждый масс-спектр составляется из многих линий. Наложение линий электронно-ударных масс-спектров компонентов смесей за- gp трудняет анализ (понижает чувствительность), а в ряде случаев делает его невозможным.

Поэтому для анализа сложных смесей газов и паров во многих случаях целесообразно применять ионизацию электрическим полем 25 с высоким градиентом потенциала (полевую ионизацию), при которой масс-спектры просты (т.е. состоят из небольшого числа линий) и достигается сравнительно высокая чувствительность.

Ионизация электрическим полем с высоким градиентом потенциала P2) осушествляется следующим образом. Поток исследуемых веществ нужной интенсивности направляется к полевому эмиттеру. Получаемые на рабочей части полевого эмиттеоа ионы направляют через анализатор масс, где они разделяются по массовым числам, на коллектор. Измеряют и записывают массовые числа ионов и интенсивность их токов. При последующей расшифровке масс-спектра определяют состав анализируемой смеси.

Однако для определения содержания мик ропримесей (концентрация которых менее

10 о), что особенно важно в технологии получения веществ особой частоты, необходимо повышение чувствительности анализа.

С целью повышения чувствительностимассспектрометрического анализа, согласно предложенному спосооу, к анализируемой смеси

530690 добавляют ароматические углеводороды, например бензол. При анализе неполярных веществ добавляют 2-5% ароматического углеводорода, а при анализе полярных веществ—

20-50% ароматического углеводорода. Это нриводит к увеличению ионных токов компонентов исследуемой смеси и тем самым к повышению чувствительности анализа.

В качестве активизирующих веществ могут быть использованы вещества, химически инертные к компонентам исследуемой смеси и к материалу эмиттера, легко удаляемые вакуумными насосами из камеры анализатора масс-спектрометра, масс-спектры которых не налагаются на масс-спектры компонентов анализируемой смеси. К таким веществам относятся ароматические углеводороды, в частности бензол, который существенно увеличивает интенсивность линий масс20 спектров анализируемых веществ, Кроме того, добавление бензола в разной степени увеличивает интенсивность линий масс-спектров веществ различных классов, что позволяет получать дополнительную информацию о принадлежности компонентов смеси к тому

25 или иному классу веществ путем сравнения масс-спектров чистой смеси и смеси с ак— тивирующими веществами. Так, например, при добавлении бензола к смеси, содержащей

ЗО предельный углеводород — гептан и хлорзамещенный углеводород — хлороформ, интенсивность линий их масс-спектров увеличивается соответственно в 2 и 1 1 раз. Оптимальное количество добавляемого активируюшего

35 вещества зависит от химической природы компонентов смеси и их количества. К смесям слабо адсорбирующих веществ, например легких хлорзамещенных углеводородов, для получения максимального ионного тока достаточно добавить 2-5 вес.% активирующего вещества, а к смесям, содержащим большие количества полярных, хорошо адсорбирующих веществ, например ацетона или воды, требуется добавить 20-50 вес.% активирующего вещества.

Введение активирующего вещества в область ионизации может быть осуществлено как совместно с анализируемым веществом, так и независимо от него, т.е. по отдельно- о му каналу.

На фиг. 1 представлена зависимость ионных токов молекулярных ионов компонентов смеси, состоящей из равных по объему количеств гептана и хлороформа, от концент- у рации бензола, Из графика видно, что интенсивностьионного тока н-гептана (кривая ) и хлороформа (кривая 2) при добавлении различных количеств бензола сначала возрастает, а р затем, достигнув максимума при содержан -5 вес% бензола, постепенно убывает, При этом максимальные величины ионных токов пРевосходят величины ионных токов н-гептанов и хлороформа при тех же парциальных давлениях в 2 и 11 раз соответственно

На фиг. 2 представлена зависимостьионных токов молекулярных ионов компонентов смеси, состоящей из равных по объему количеств гептана и хлороформа, от концентрации бензола в присутствии различных количеств ацетона и воды.

Кривые 1, 2, 3 характеризуют зависимость ионного тока н-гептана от концентрации бензола в присутствии 50% ацетона, 10% воды и 9% ацетона соответственно.

Кривые 4, 5, 6 характеризуют зависимость ионного тока хлороформа от концентрации бензола в присутствии 50% ацетона, 9% ацетона и 1 0% воды соответственно.

Ацетон и вода были выбраны потому, что они являются характерными представител щи полярных и сильно адсорбирующих веществ, дающих собственные интенсивные ионные токи и уменьшающие ионные токи других анализируемых веществ.

Как видно из графика, кривая зависимости величины ионных токов с увеличением количества бензола проходит во всех случаях через максимум, с увеличением содержания в смеси полярного вещества (ацетона) максимум смещается в сторону больших концентраций бензола, а максимальные величины ионных токов н-гептана и хлороформа несколько меньше, чем при отсутствии полярных веществ и, соответственно в 1,9 и 6 раз больше, чем без добавления бензола.

Предложенный способ масс-czeKTpoMeTpö ческого анализа сложных смесей газов и паров обладает большей чувствительностью, чем известные, и позволяет получать дополнительчую информацию о принадлежности компонентов смеси к тому или иному классу соединений.

Формула изобретения

1. Способ масс-спектрометрического ана лиза смесей газов и паров при ионизации электрическим полем с высоким градиентом потенциала, с т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности анализа, к исследуемой смеси добавляют ароматические углеводороды, например бензол.

2 . Способ по и. 1, о т л и ч а ю m и йс я тем, что при анализе неполярных веществ добавляют 2-5% ароматического углеводорода.

530690

2 к,D.Вес сец Fide(30>isation

Ша.s s бре И rornetrg, 1974 г.

Ber бг, сЛ. 4. бО

20 20 бО Рес, /

40 бО Рес.%

4О

Фиг. 2

ФигЛ

Составитель Б. Лукьянов

Редактор Т. Орловская Техред А. Демьянова Корректор Н. Бугакова

Заказ 5503/252 Тираж 864 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что при анализе полярных веществ добавляют 20 — 50% ароматического углеводорода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. A. A. Полякова, P. А. Хмельницкий

Масс-спектрометрия в органической химии

1972 г.