Пиролизер для газовой хроматографии

Пиролизер для газовой хроматографии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

В.В.Паневчик, В.М.Горяев, В.И.Аникеев ь 8;-Г-.Гусли (54) ПИРОЛИЗЕР ДЛЯ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение относится к газовой хроматографии, а именно к устройствам для пиролитической газовой хроматографии, и может быть использовано в химической лаборатории при идентификации полимеров, ионообменных смол и изучении реакции термического разложения методом газовой хроматографии.

В практике газовой хроматографии . широко применяются пиролитические устройства, содержащие ячейку с расположенной внутри спиралью из материала с высоким омическим сопротивлением, блок питания спирали электрическим током и приспособление для измерения температуры спирали (1).

При проведении анализа исследуемый образец либо наносят в виде раствора в подходящем растворителе на нить, либо помещают в контейнер,,расположенный внутри спирали, ячейку присоединяют тем или иным образом к колонке газового хроматографа, и нагревают нить (спираль) до температу2 ры пиролиза. Через ячейку постоянно течет поток инертного газа, который переносит продукты пиролитического разложения в колонку хроматографа.

Чаще всего в ячейках с нагреваемой нитью питание нити электрическим током осуществляют от выпрямителя, состоящего из трансформатора с небольшим выходным напряжением и двух кремниевых диодов.

Недвстатком при этом является то, что температура нити достигает заданного значения лишь через значительное время (5- 12 c) после начала нагревания. А так как обычно для анализа ис!

5 . пользуют очень малые пробы, то некоторая часть пробы разлагается еще до того, как температура нити достигает заданной величины. Продукты разложе20 ния могут вступать во взаимодействие друг с другом и с исходным веществом.

Продукты неполного разложения и вторичные продукты попадают в колонку хроматографа, что приводит к искаже890244

lO

15 нию результатов анализа. Наиболее близким к предлагаемому является пиролизер для газовой хроматографии, содержащий камеру пиролиза, внутри которой установлена спираль нагрева образца, блок питания спирали нагрева электрическим током, включающий источник постоянного тока, и приспособление для измерения температуры пиролиза L23.

Недостаток указанного устройства заключается в следующем. Поскольку спай термопары располагают вблизи спирали, при пиролизе измеряется температура окружающего спираль пространства, но не самой спирали.

При этом степень приближения измеряемой температуры к температуре нити и воспроизводимость результатов зависит от точности установки спая вблизи нити. Следует отметить, что присутствие в рабочем пространстве ячейки иного, кроме спирали и исследуемого соеди.нения, тела может в ряде случаев отрицательно сказаться на результатах анализа. Кроме того, используемый в известном устройстве для нагрева спирали источник постоянного тока, не обеспечивает достаточно быстрого подьема температуры спирали.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры пиролиза и воспроизводимости результатов анализа.

Указанная цель обеспечивается тем, что в пиролизер для газовой хроматографии, содержащий камеру пиролиза, внутри которой установлена спираль нагрева образца, блок питания спирали нагрева электрическим током, включающий источник постоянного тока, и приспособление для измерения температуры пиролиза, спираль нагрева выполнена в виде термопары, спай которой размещен в средней части спирали, а в блок питания спирали нагрева введена батарея конденсаторов, включенная параллельно источнику постоянного тока.

На фиг.l изображена ячейка пиролитического устройства, разрез; на фиг.2 - электрическая схема блока питания.

Ячейка имеет корпус 1 с отводом для подачи инертного газа 2 . На противоположных концах корпуса установлены гайки 3 и 4, служащие для присоединения крышки 5 и гайка,, 20

Э5

4О

55 служащая для присоединения днища 7.

Для герметизации корпуса использованы уплотнения 8-10. В крышке корпуса установлены электроды из хромеля 11 и алюмеля 12. K электродам одноименными концами приварена хромель-алюмелевая термопара 13. В обе стороны от спая термопара свита в спираль, т.е. спай термопары находится в центре спирали. Для присоединения ячейки к детектору хроматографа используется иньекционная игла 14, установленная в днище ячейки. Быстрый вывод . температуры спирали на заданный режим и стабилизация режима осуществляется блоком питания, а переключе- ние режимов работы с нагрева на измерение производится системой переключения.

Предлагаемое устройство используют при хроматографическом анализе цинковой соли пропионовой кислоты.

Устройство содержит ячейку, конструкция которой изложена, блок питания I спирали и систему переключения режимов. Диаметр электродов в ячейке составляет 1 мм, диаметр проволоки термопары 0,02 мм, длина спирали 5 мм, диаметр витка 2 мм.

Блок питания содержит автотрансформатор 15 типа РНШ-250-10,диод lб типа Д237 A-ВП и батарею конденсаторов 17, состоящую из 12 конденсаторов типа К 50-36l (емкость батареи

6000 мкф), зарядка которой осуществ- ляется предварительно от источника постоянного тока 18.

Система переключения режимов работы состояла из реле 19 типа РПУ-0, контакты которого включены в цепь питания термопары 20 и 21 и в цепь измерения температуры 22, конденсатора

23 типа МГГ4-l емкостью 4 мкф, с помощью которого регулируется время замыкания и размыкания контактов и диода 24 типа Д 237 А-ВП. Регистрация термо-ЭДС производится с помощью осциллографа 25 С 1-48.

Пирализер работает следующим образом.

Навеску цинковой соли пропионовой кислоты .в стеклянном контейнере в количестве 1 мг помещают внутрь спирали. Собирают ячейку, соединяют ее с хроматографом.

Пропускают через ячейку гелий до полного вытеснения воздуха. Производят одновременно включение блока питания и системы переключения режимов

890244 в сеть электрического тока U = 220 В тумблером 26. При этом замыкаются нормально разомкнутые контакты реле

20 и 21 и размыкаются нормально замкнутые контакты 22. В результате происходит разрядка батареи конденсаторов 17 через спираль при одновременном протекании через спираль постоянного тока напряжением 30 В. Соотношение величины емкости батареи конденсаторов (6000 мкф) и напряжения постоянного тока (30 e) обеспечивает достижение температуры 800"С эа 10 мс и подобрано экспериментально до начала анализа.

В следующий момент времени цепь питания реле обесточивается (что обес печивается наличием диода 16 в цепи}, контакты 20 и 21 размыкаются, контакты 22 замыкаются, осуществляется режим контрольного измерения термо-, ЗДС спирали.

Хроматографический анализ продуктов пиролиза проводили на хроматографе "Хром-4 1" с использованием детекторов двух типов: катарометра и пламенно-ионизационного (ПИД). Определение состава продуктов термического разложения на катарометре вызвано тем, что ПИД не чувствителен к неорганическим газам и водороду..

Условия разделения пиролизата следующие.

На катарометре: расход гелия

50 мл/мин, температура термостата

140 С, температура испарителя 200 С, температура детектора 200 С, колонка набивная (1= 2,5 м), сорбент — молекулярные сита СаА. На ПИД: расход гелия 50 мл/мин, температура термостата 140 С, температура испарителя

200 С, температура детектора 200 С, о колонка набивная (1 = 2,5 м), носитель полихром — 1, жидкая фаза 5i

ПЭГА.

Пирогпамма пропионата цинка, полученная в результате анализа, состоит .из четырех пиков, соответствующих диэтилкетону, пропионовому ангидри ду, окиси углерода и двуокиси углерода. Анализ повторен три раза и по" казал высокую воспроизводимость программы.

Э Аналогичный анализ проводят с ис" пользованием традиционного пиролитического устройства при тех же условиях.

Кроме основных пиков на пирограм ® ме имеются пики неидентифицированных веществ, соответствующие, вероятно, продуктам вторичных превращений при пиролизе.

При повторном анализе как качеств

3S венная, так и количественная воспроизводимость наблюдается только частично.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет значи3О тельно повысить точность анализа и воспроизводимость результатов.

Формула изобретения

Пиролиэер для газовой хроматографии, содержащий камеру пиролиза,внутри которой установлена спираль нагрева образца, блок питания спирали

3О нагрева электрическим током, включающий источник постоянного тока, и приспособление для измерения температуры пиролиза, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры пиролиза — и воспроизводимости результатов анализа, спираль нагрева выполнена в виде термопары, спай которой размещен в средней части спирали, а в блок

© питания спирали нагрева введена батарея конденсаторов, включенная па" раллельно источнику постоянного тька.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Березкин В.Г. Газовая хроматография в химии полимеров. M., "Наука", 1972, с.219.

2. Патент США N 3684454,кл.73-23.1, 1965 (прототип), 890244

Составитель Э.Скорняков

Редактор О.Персиянцева Техред М. Надь

Корректор Г. Огар

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 10960/71 Тираж 910

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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