Хроматермодистилляционный способ определения примесей в жидкостях

Хроматермодистилляционный способ определения примесей в жидкостях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Севетакнх .

Соцналнстнчеакнх

Реснубпнн (11)737828 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 3101)8 (21) 2575771/23-25 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 3005.80. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 05. 06 ..80 (51)М. Кл.2

С 01 N 31/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 543.544 (088. 8) А. A. Жуховицкий, Б П. Охотников, С. М. Яновский

Г. C Бирун, Т. В. Авгуль и В. П. шварцман (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (71) Заявитель (54 ) ХРОМАТЕРМОДИСТИЛЛЯЦИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРИМЕСЕЙ В ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к анализу примесей в жидкостях, предназначено для обогащения и раздельного определения примесей, обладающих летучестью с больше и меньше, чем основной компонент жидкой смеси и может найти применение в химической, нефтехимической промышленностях, при решении задач охраны среды, в частности при контро- 10 ле состава сточных вод и других отраслях народного хозяйства.

Известен хрсмадистилляционный способ разделения жидких смесей, основанный на осуществлении многократной (5 конденсации и испарении на колонке с инертным запблнителем либо в неподвижном температурном поле с отрицательным градиентом в токе газа-носителя, либо с помощью подвижного поля при от- 2{) сутствии потока газа-носителя (1).

Однако этот способ позволяет проводить лишь препаративное разделение смесей в случае, когда компоненты в пробе присутствуют в достаточном 25 количестве и его использование нерационально для концентрирования и определения примесей . Для решения задач определения примесей существенно важно сочетание движения температурного, щ поля с отрицательным градиентом температуры и потока газа-носителя. Раздельное использование этих факторов не дает необходимого эффекта.

Наиболее близким к предлагаемому является хромадистилляционный способ определения примесей в жидкости путем чередования операций нанесения проб анализируемой жидкости на начальный участок колонки с инертным заполнителем и продувания колонки газомносителем с последующим детектированием разделенных компонентов на выходе иэ колонки (2)., Недостатками этого способа являются невозможность получения обогащения .большего †„ (где И вЂ” молярная

1 доля) и отсутствие обогащения в паро вой фазе.

Цель изобретения — повышение чувствительности определения примесей.

Поставленная цель достигается тем, что вдоль колонки периодически перемещают температурное поле с отрицательным температурным градиентом.

На фиг. 1 приведена хроматограмма определения примесей — алканов Сц и

Сд в н-гептане; на фиг. 2 — калибровочная кривая.

737828

В хроматермодистилляции процесс разделения смеси осуществляют на колонке с инертным заполнителем (металлические шарики), продуваемой потоком газа-носителя. Вдоль колонки перемещается печь с отрицательным температурным градиентом. Компоненты жидкой смеси многократно испаряются на горячих участках колонки и конденсируются на холодной ее части. В результате происходит распределение компонентов на примыкающие эоны чистых веществ, " причем легкие компоненты располагаются при более низких температурах, а менее летучие — при более высоких.

Так же, как в хроматографии, все зоны веществ двигаются с одной скоростью перемещения печи w, при этом в равновесных условиях соблюдается следующее соотношение: (l) 2О где с(. — линейная скорость потока, C0 — концентрация насыщенного па1 ра i-го компонента;

q — количество жидкости 1-rо ком-2$ понента в единице объема колонки.

Необходимо отметить, что если какого-либо компонента содержится в смеси много, то этот компонент зани- ЗО мает достаточно большой участок на слое так, что вдоль полосы этого компонента в температурном поле может меняться упругость насыщенного пара

С.. В соответствии с уравнением (1)

1 все концентрации каждого компонента занимают в печи определенйые характеристические области. Компоненты, сильно различающиеся по летучести, могут быть,практически разделены друг от друга зоной газа-носителя. Уменьшая с(,и увеличивая ч,можно заставить выходить компоненты при более высоких температурах и, соответственно, при большей упругости пара что приводит к большей чувствительности измерений. Я

Преимущества прйменения хроматермодистилляции для определения примесей заключаются в том, что возможно нанесение больших количеств жидКих проб. В отличие от жидкостной хроматографии возможно обогащение примесных компонентов, при4ем происходит максимальное обогащенйе этих компонентов и они выделяются в виде чистых жидкостей. Поскольку измерение сигнала производят газо-хроматографическими детектораии,то для повышения чувствительности увеличение концентрации в газовой фазе можно достигнуть на-. греванием жидкости и зоне печи с более высокими характеристическими тем- 60 пературами.

Опыты проводят иа лабораторной ус-— тановке с катарометром. Используют металлическую колонку длиной 77 см, диаметром 4 ми, заполненную стальными 65 шариками d ш = О, 25-0, 50 мм. Первона" чальная, мйнимальная температура колонки — комнатная (25 С) . Конец трубки свободный от заполнителя (длиной

42 см) дополнительно обогревают. Температура детектора 180 С. Температурное поле создают печью, сделанной иэ керамического полого цилиндра длиной

81 см, диаметром 20 см с наружной обмоткой с переменным шагом. Максимальная температура печи 250 С. Скорость движения печи ч = 4,65 см/мин. 1азноситель вводят по капилляру в торец колонки через резинку доэатора с помощью иголки от шприца. Скорость .потока азота составляет 6,5 мл/мин. При анализе тяжелых примесей смесь (0,5 мл) наносят при комнатных условиях на вертикально установленную колонку в поток газа-носителя и сразу же начинают опускать печь со скоростью w.

Первоначально детектор фиксирует упругость насыщенного пара основного компонента смеси при комнатной температуре. Затем по мере приближения печи к выходу сигнал начинает нарастать (увеличивается минимальная температура колонки и растет упругость пара) и, если его регистрировать по грубым шкалам прибора, имеет пилообразную форму. Как только основной компонент смеси кончается, сигнал резко обрывается (почти до куля).

При дальнейшем движении печи в виде пиков выделяются накопленные тяжелые примеси, каждый компонент при своей характеристической температуре. хроматограмма опыта при определении н-алканов Cqy и С„, в гептане представлена на фиг. 1.

Обогащение компонента по газовой фазе определяется отношением концентраций в начале и конце опыта

Начальная концентрация отвечает парциальному давлению над раствором, конечная — упругости при характеристической температуре. Общее обогащение представляет собой произведение обогащения, обязанного извлечению компонента из раствора (Оя) и обогащения в газовой фазе, обязанного нагреванию жидкости (О ). Рассчитанное значение, обогащения для раствора, содержащего 1/10000 часть (по объему) н-С41 в н-С, составляет 10

На фиг. 2 представлена калибровочная кривая, полученная для той же системы в широком диапазоне концентра,ций. В этих опытах объем дозы составляет 0,5 ип, скорость потока

3 мл/мин, колонка длиной 77 см.

Увеличения объема носимой дозы на одну колонку достигают повторением цикла анализа несколько раз. При этом накапливают достаточное количе737828 ство примесного компонента для его выделения в виде жидкости. Так исходный раствор н-С17 в н — С„ (1:100000) наносят на последнюю колонку в количестве 1,7 мл дозами последовательно

0,5; 0,3; 0,3; 0,3; 0,3 мл. При этом в каждом цикле печь опускают только до середины колонки. На шкале 5 получают цикл и-С высотой 4,5 см.

Предлагаемый способ по сравнению с существующими позволяет более полно извлекать примеси из исходного ра створа; благодаря существованию характеристических областей расположения компонентов на слое — разделять зоны примесей.

Выделение примеси в жидком виде и помещение ее в температурном поле в зону высоких температур приводит к значительным коэффициентам обогащения по газовой фазе, что позволяет существенно поднять чувствительность определений.

Формула изобретения

Хроматермодистилляционный способ определения примесей в жидкости путем ,чередования операций нанесения проб анализируемой жидкости на начальный участок колонки с инертным заполни.телем и продувания колонки газом-: носителем с последующим детектированием разделенных компонентов на выходе иэ колонки, отличающийся тем, что, с целью увеличения-чувствительности определения примесей, вдоль колонки периодически перемещают температурное поле с отрицательным,тем. пературным градиентом.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 5 36429, кл. G 01 Б 31/08, 1976.

2.. Авторское свидетельство СССР

gp по заявке Р 2418421/23-25, кл. G 01 N 31/08, 1976.

737828

fcpwsy 4

-г

Тирак 1019

Подписное

Закаэ 2563/7

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Увгород, ул. Проектная, 4

° Составитель Э. Скорняков

Редактор С. Тимохина Техред И.йсталош Корректор M. Вигула