Способ разделения и анализа жидких смесей

Способ разделения и анализа жидких смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (it) 600441

Союз Соаетским

Соааиалмстических

Республик

К АВТОРСКОМУ С1тИЛЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 180576 (21) 2360135/23-25 с присоединением заявки Ph (23) Приоритет (43) Опубликовано 3003; 8, Бюллетень Рй- 12 (45) Дата опубликования описания 0 4 04 78

2 (Я) М. Кл.

В 01 N 31/08

3 01 D 15/08

Геетдаретеедеые ееммтет

Вееета Меаеетрев GOOP ее делам еаоеретееее е етернтеа (53) УДК543 544 (088. 8) (72) /Ъвторьа изобретения

A. A. Жуховицкий, С. Г1. Яновский, В. П. Шварцман, А. В. Синельников, Б. П. Охотников и И. А. Ревельский

Всесоюзный научно-исследовательский институт и проектноконструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности

Pi) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ И АНАЛИЗА ЖИДКИХ

СГ1ЕСЕЙ

Изобретение может быть использовано для препаративного получения чистых веществ, анализа жидких смесей, обогащения и определения примесей, определения физико-химических характеристик растворов и индивидуальных веществ в химической, нефтехимической, медицинской промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ разделения и ана- 10 лиза жидких смесей, согласно которомг жидкую смесь разделяют на инертном носителе при воздействии газового потока и температурного поля с отрицательным градиентом, путем конденса- 15 ции и испарения (1)

Недостатком такого способа является необходимость использования градиентного температурного поля, ведущая к усложнению установки и к дополнительным энергетическим затратам.

Наиболее близок к изобретению способ разделения н анализа жидких смесей, заключающийся в том, что смесь наносят на инертный носитель в колонке и воздействуют на нее гаэовым потоком в изотерми веских услов виях (2)

Однако этот способ не обеспечив а. ет полного разделения смеси.

Целью изобретения является повы. шение производительности и обогащение примесей.

Поставленная цель достигается тем, что на колонку до ввода разделяемой смеси наносят компонент-or- ° раничитель, обладающий летучестью не меньшей летучести всех комгонентов смеси, при этом разделение смеси осуществляют путем растворения ее компонентов в ограничителе и многократных конденсации и испарения компонентов на носителе колонки при движении их вдоль последней.

С целью ускорения разделения в процессе него повышают температуру колонки во времени,и, кроме того, изменяют скорость газового потока во времени и/или вдоль колонки.

На фиг. 1 а, Б представлены изотермы двух компонентов смеси и компонента-ограничителя при наличии и отсутствии неподвижной фазы; на фиг.

2 a, b — схема распределения разделенных компонентов по слою; на фяг. 3 приведена хроматограмма разделения смеси н-алканов С -С в ограничительной

6 9 хроматографии в изотермических усло" виях с последующим программированием

600441

rn г), 0I-=—

1 &- &) (1)

1 . где щ- число молей неподвижной Фазы в единице объема сорбента;

О „ — число молей адсорбируемого компонента; о

&)„-= р1!)&„ — его относительное, деление;

Р, -- давление насыщенного пара компонейта;

Частный случай уравнения (1) осуществляется при отсутствии неподвижно фазы (In -=î ) .

Величина адсорбации при этом равна нулю ври всех концентрациях и может иметь произвольное значение при g< =1.

В этом случае имеет место предельно вогнутая изотерма, и процесс разделения сводится к многократным актам конденсации и испарений.

На Фиг. 1 схематично изображены в соответствии с уравнением (1) изотермы 1 и 2 двух компонентов смеси и изотерма 3 компонента-ограничителя при наличии неподвижной фазы. Прямая

ON, как и s вытеснительиом анализе, определяет здесь концентрации компонентов С, и С, при которых скорость их движения равна скорости движения компонента-ограничителя. На Фиг. 15 аналогичная схема представлена для случая отсутствия неподвижной Фазы. (п1«о ) . Величина 12 определяет при этом количество жидкости в единице объема слоя. Как видно иэ схемы, в каждой полосе находится чистый жидкий компонент, а эоны разделенных компонентов на .слое располагаются последовательно (см. Фиг. 2 ). температуры; на фиг. 4 — то же для н-алканов С8-С2 (беэ С1., ) .

По предлагаемому способу многократные компенсацию и испарения смеси осуществляют в специфическом ограничительном режиме, используя дополнительный компонент-ограничитель, выполняющий несколько функций: препятствующий выходу из колонки паров смеси, приводящий к разделению компонентов при их перемещении по слою и навязывающий им свою скорость движения.

Ограничительный режим является антиподом вытеснительной хроматографии и может быть осуществлен, как в газо-жидкостной хроматографии, так и в.хромадистилляции при наличии неподвижной фазы на заполнителе . Для его реализации впереди смеси на слое помещают компонент-ограничитель с летучестью большей летучести всех компонентов смеси. В простейшем случае газо-жидкостной хроматографии при образовании совершенного раствора адсорбента в неподвижной фазе изотерма адсорбции во всем интервале концентраций записывается следующим образом:

Из условия движения всех компонентОв с одной скоростью, определяемой скоростью испарения ограничителя, следует, что в режиме разделенных компо5 нентов для всех эон должно соблюдаться соотношение, Р; — -const. (2)

%i

)О Рассмотрение баланса вещества на границах зон приводит к следующему соотношению, которое определяет момент полного разделения двухкомпонентной смеси на зоны чистых веществг

15

Ni — мольная доля компонента в жидкости;

=С tC

21 Н2

Ъ2 && &&2 &

С„, — концентрация насыщенного пара

1 -го компонента.

Пример 1. Для разделения смеси

С -Сц в ограничительном режиме хроматографическую установку собирают таким образом, чтобы на сравнительной камере катарометра можно было регистрировать

30 результаты элюентного анализа проб, выходящих с хромадистилляционной колонки (1 =100 см, d =0,3 см), заполненной стеклянными шариками диаметром Ог7 мм.

Условия опыта: гаэ-носитель-гелий, скорость потокаЧс=18 мл/мин, температура колонки 21 С. Смесь С: С : С

6 7 8

Ся . = -4:3:1 Oг 4 Осм =0,3 мл; (акогp(C

0;5 мл. Разделительная колонка (S=. и «20 см; &1 =0,2 см) заполнена 25% фазы

40 (гексадекан+тетрадекан) на инзенском кирпиче, температура 43 С, Ч0 =91 мл/мин.

Ограничитель н-гексан предварительно наносят на колонку, а затем через некоторое время вводят через тот же

45 дозатор смесь. Сравнение высот ступеней с высотами, полученными в опытах с индивидуальными веществами, а также результаты анализа свидетельствуют о полном разделении (см .Фиг .3) . Важно

50 отметить, что ограничительная хроматография приводит к обогащению компонентов,от парциального давления в смеси до концентрации, отвечающей насы щенному пару.

Пример 2. Для разделения смеси н-алканов Сэ- С20(беэ С„) в ограничительной хроматографии с программированием температуры условия опыта следующие: разделительная колонка (L

100 см, &3 "0,3 см) заполнена стеклянными шариками диаметром 0,2 мм; газноситель-гелий; скорость потока

36 мл/мин; температура начальная

КОМНатНая; &)Сгр (C,) =0,2 МЛ;0 „,=0,2 МЛ: хроматограф Пвет-104. Хромадистограмма представлена на фиг. 4.

600441

Использование предлагаемого способа разделения и анализа жидких смесей обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными: а) высокую производительность по- 5 лучения чистых веществ; б) снижение энергетических затрат; в) воэможность определения физико-химических характеристик компонентов смеси. 10

Формула изобретения

1. Способ разделения и анализа жидких смесей, заключающийся в нанесении смеси на инертный носитель в колонке и воздействии на газового потока в нэотермических условиях, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыаения производительности и разделения и обогащения примесей, на колонку до ввода разделяемой смеси наносят компонент.-ограничитель, обладающий летучестью не меньше летучести всех компонентов смеси, при этом разделение смеси осуществляют путем раст ворения ее компонентов в ограничителв. и многократных конденсации н испарения компонентов смеси на носителе колонки при движении их вдоль последней.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юю шийся тем, что, с целью ускорения разделения, в процессе разделения повышают температуру колонки во времени.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ускорения разделения, изменяют скорость газового потока во времени и/ион вдоль колонки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Заявка М 2064913/25, от 08.10.74, по которой вынесено решение о выдаче авторского свидетельства.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 25536, Р кл. 01 и 31/08, 1967.