Способ спектрохроматографического анализа многокомпонентных газовых смесей

Способ спектрохроматографического анализа многокомпонентных газовых смесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

««643284

Союз Советских

Социалистических

Раслублчк (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.07.76(21) 2384655/18-25 с присоединением заявки И (Ж) Приоритет (5lj М, Кл.

S 01 J 3/30

G 01 К 3/08

Гааударатваннай кяатат

СССР на делам изобретений и откраинй

Опубликовано 05.01.79Бюллетеиь № 1 (53) УДК 543.423 (088.8)

Дата опубликования описания 08.03..79) (t2j Авторы изобретения

С. В. Богуславский, В. С. Морозов и С. П. Охримец ю -;

1 " t

t

1 г

P (1

f (7l) Заявитель (54) СПОСОБ СПЕКЧРОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОПЭ АНАЛИЗА

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к области спектрального анализа, в частности снектрохроматографнческого анализа многокомнонентных газовых смесей, включающих кислород, водород, азот, а также кислород- н азотсодержащие соединения. Способ может быть использован в химической, нефтехимической и других областях промышленности для определения состава миогокомпонентных газовых смесей, содержащих различные элементы.

Известны способы спектрального анализа многокомпонеитиых газовых смесей путем поочередного измерения интенсивности спектральных линий элементов соединения в секторе газового разряда.

Ближайшим техническим решением является способ спектрохроматографического анализа многокомнонентиых газовых смесей, включающий импульсный ввод пробы в поток газа-носителя, хроматографическое разделение веществ и регнстрааию интенсивности эмиссионных линий элементов в спектре сверхвысокочастотного разряда.

Однако известные способы хе позволяют с высокой точностью анализировать составы быстромеияющихся многокомпонентных гаэовых смесей, если время изменения состава смеси меньше суммарного времени определения концентраций всех компонентов. Это обусловлено тем, что все компоненты при наличии и их смеси различных элементов определяют иэ разных проб. Прн этом перед введением каждой последующей пробы необходима перестройка спектрометра на эмиссионную линию определяемого элемента.

Указанные донолинтельные действия усложняют и удлиняют анализ.

Цель предлагаемого изобретения — ускорение и упрощение нроцесса анализа.

Она достигается тем, что компоненты определярт по изменению интенсивности эмиссионной линии одного какого-либо элемента в условиях .полного и постоянного насыщения этим элементом стеноК трубки.

Причем компоненты, например кислород, азот и водород, определяют по изменению интенсивности. эмиссионной линии кислорода 0l 7771,9А, дознруемого в разрядную трубку в количестве порядка l0 6 объемной доли.

На фнг. l представлена схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 представлен график зависимости иэ64!284

3 мепения интенсивности эмиссионной линии кислорода от количества введенных в разрчдную трубку кислорода и азота; на фиг. 3спектрохроматограмма определения кислорода, азота и водорода при их совместном присутств ни в гел ни.

В разрядную трубку многокомпонентной . газовой смеси, содержащей элемент 1, сорбирующийся ее стенками, устанавливается динамическое равновесие между количеством этого элемента на стенке трубки и в плазме разряда. Это состояние разрядной трубки характеризуется постоянной яркостью спектральных эмиссионных линий элемента 1. При попадании в разрядную трубку другого какого-либо элемента 2, так же сорбирующегося его стенками и взаимодействующего с элементом 1, состояние равновесия нарушается. Часть ранее сорбированного элемента десорбируется со стенок разрядной трубки, концентрация его атомов в разряде увеличивается, что ведет к усиленив интенсивности эмиссиочных спектральных линий элемента 1, на одну из которых настроен спектрометр. В условиях постоянного полного насыщения стенок элементом установлена в широком интервале количеств пропорциональная зависимость между количеством элемента 2, поданным в разрядную трубку, и изменением интенсивности эмис сионной линии элемента !. Принципиальное отличие предлагаемого способа анализа многокомпоиентиых газовых смесей заключается в том, что все компоненты определяют из одной пробы, содержащей различные элементы, по изменению интенсивности эмиссионной линии одного элемента, вводимого и разрядную трубку в количестве, обеспечивающем насыщение этим. элементом стенок трубки, по крайней мере, близкое к полному.

Пример. Анализировали микропримеси кислорода и азота при их совместном присутствии в гелии. Из потока гелия примеси сорбировали сорбентом в охлаждаемой ловушке (фиг..1) при температуре кипения азота, Отогревом ловушки 1 до комнатной температуры примеси импульсом вводили в поток гелия и переносили в разделительную колонку 2 и оттуда в проточную кварцевую разрядную трубку 3, в которую кислород и азот поступали с интервалом времени 40 сек.

Количество кислорода, необходимое для постоянного поддержания насыщения трубки 3, близкого к полному, обеспечивали капиллярным натекателем 4, установленным перед трубкой 3. При этом кислород дозировали в разрядную трубку в количестве порядка 1О объемной доли. Тем же натекателем 4 в разрядную трубку 3 дозировали постоянно и азот в небольшом количестве, например, порядка 108 объемной доли.

Разряд в трубке 3 возбуждали генератором. («Луч-58»} на . частоте 2375 Мгц.

Диаметр трубки в зоне разряда 4 мм, Эту

Формула изобретения! . Способ спектрохроматографнческого анализа многокомпонентных газовых смесей, включаю ций импульсный ввод пробы в поток газа -носителя, хроматографическое разделение веществ и регистрацию интенсивности эмиссионных линий элементов в спектре сверхвысокочастотного разряда, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса, компоненты определяют по

1 зону охлаждали воздухом, Поддерживали скорость гелия через трубку 0,4 нсм /сек степень разрежения 20 мм рт. ст. Регистрировали интенсивность линий спектрометром, 5 ДФС- I 2, настроенным на линию кислорода

О! 7771,9 A.

На фиг. 2 представлена зависимость изменения интенсивности эмиссионной линии кислорода от количества введенных в разtO рядную трубку кислорода (прямая 1) и азота (прямая 2). Изменение интенсивности выражено в квадратных миллиметрах площади спектрохроматографических пиков на диаграмме самописца, а количества кислорода и азота в микролитрах. Как видно у из приведенных зависимостей, чувствительность при определении азота близка к чувствительности при определении кислорода, в то время как в известном способе чувствительность по азоту в 3 раза ниже, чем по кислороду.

Аналогично анализировали микропримеси кислорода, азота и водорода при их совместном присутствии в гелии. На фиг. 3 приведена спектрохроматограмма определения указанных примесей, где 1 — пик водо25 рода 2 -- кислорода и 3 — азота.

Для получения сравнительных данных параллельно анализировали указанные газовые многокомпонентные смеси известным способом. В обоих случаях контролировали время полного анализа, щ При концентрациях кислорода и азота в гелии порядка 10 " объемной доли по известному способу время полного анализа составляло не менее 30 мин, а по предлагаемому — не более 10 мин. При определения кислорода, азота и водорода в гелии время полного анализа составляло 45 и 15 мин соответственно.

Возможность анализа всех компонентов анализируемой газовой смеси из одной пробы по изменению интенсивности эмиссионной линии одного какого-либо элемента выгодно отличает предлагаемый способ от известного, так как значительно упрощает ход. анализа, исключая операции, связанные с перестройкой спектрометра, не менее чем в

3 раза сокращает время анализа, повышая

4s тем самым точность метода при анализе быстросменяющихся во времени газовых смесей.

Ие

Составитель С. Соколов

Редактор Б. Павлов . Техред О. Луговая Корректор Л. Веселовская

Заказ 7496 36 Тираж увы Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и о крытия! l 3035, Москва. Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП <Патента. l. Ужгород, ул. Проектная, 4

64

5 изменению интенсивности эмиссионной линии одного какого-либо элемента в условиях полного и постоянного насыщения этим элементом стенок разрядной трубки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, 6 что компоненты, например кислород, азот и водород, определяют по изменению интенсивности эмиссионной линии кислорода

01 7771,91, дознруемого в разрядную трубку в количестве порядка 10 объемной доли.