Ввод пробывход газа-носителя
Выход газа-носителя
резиновый
Уплотнитель для окон
Выход пробы.
Вход пробы
Дозирующая петля
Газ-носитель
Наиболее часто используемыми газами-носителями являются аргон, гелий и азот. Детектор и несколько других факторов влияют на выбор газа. Качество разделения компонентов анализируемой смеси повышается с уменьшением относительной молекулярной массы газа-носителя. Детекторы теплопроводности более чувствительны к газам с более низкой молекулярной массой.
В наиболее эффективной хроматографической колонке используется поток газа-носителя, движущегося с постоянной скоростью. Для колонок с внешним диаметром 6 мм типичные скорости потока составляют 75-100 мл/мин, а для колонок с внутренним диаметром 3 мм типичные скорости потока составляют 25-30 г/мин.
В инструмент встроены ротаметры. В приборах имеются стабилизаторы давления, обеспечивающие стабильность потока газа. Как воздух, так и газы, используемые в хроматографии, должны быть осушены.
Рис.24. Хлороформ Типичная газовая хроматограмма.
1 – н-гептан; 2 – метиленхлорид, 3 — дихотэлендиевый углерод; 4 – четыреххлористый кислород.
Ддозируемый объем
Дозирующее устройство, оснащенное подвижным стержнем, изображено на рисунке 4 в виде схемы.
Основным недостатком обоих конструкций является то, что объем дозирования не может быть изменен.
Из-за этого недостатка отсутствует кран-дозатор со сменными дозирующими петлями. На рисунке 5 изображена компоновка счетчиков налива воды и нефтепродуктов.
Колонки
Трубки могут иметь U-образную форму или представлять собой витки металла диаметром 3-6 мм, в зависимости от их длины и диаметра. Твердые носители должны обладать высокой механической и термической стойкостью и большой удельной площадью поверхности (обычно 5-10 м2/г).
Для обеспечения максимальной эффективности колонны используются носители с ограниченным диапазоном зерен. Рекомендуется использовать 60\/80, 80\/100, или диапазон 100 \/1120, чтобы получить зерна наилучшего размера в мешках. Эффективность разделения повышается по мере уменьшения размера зерна, но также увеличивается и время удерживания.
Для изготовления большинства сред используется кизельгур – разновидность водного микроаморфизированного диоксида кремния с примесью оксидов металлов и огнеупорного кирпича. Огнеупорный кирпич лучше подходит для использования с длинными колоннами из-за его более развитой поверхности.
Chromosorb (diata), chelate и S80 – это мобильные устройства, изготовленные из огнеупорного кирпича и диатомитовой почвы.
Правильный выбор фиксированной фазы оказывает значительное влияние на то, как компоненты анализируемой смеси разделяются с помощью хроматографии. При рабочей температуре неподвижная фаза должна иметь очень низкое давление пара, поскольку в противном случае она будет испаряться во время работы колонны.
В большинстве случаев для приготовления колонок используется от 1 до 30% жидкой фазы носителя. В препаративной хроматографии используются колонки с содержанием жидкой фазы более 20%. Использование колонок с низким содержанием жидкой фазы обеспечивает более эффективное разделение.
Обычно при выборе фиксированной фазы приходится использовать метод проб и ошибок. Принцип “Это растворяется в таком” полезен во многих ситуациях. В соответствии с этим полярные соединения из колонки выходят и выводятся гораздо быстрее, а углеводороды хорошо анализируются на неполярных фазах.
Отбор пробы
Вход газа-носителя
Образцы образцов
Рис.5. Как называется газовый контур автомобиля?
Жидкий вход образца. Используя микропипету, были введены первые газовые хроматографические инструменты. Поток газа перевозчика был остановлен в этом случае. В 1954 году Рэй предложил методику для инъекции образца с шприцем в поток газа -носителя, который непрерывно двигался.
Следует включить испаритель с мгновенным растворением, который подается на хроматографическую колонку или на устройство ввода жидкого образца.
К испарителям проб предъявляются следующие требования:
В современных хроматографах используются несколько типов испарителей или способов введения пробы при различных режимах работы испарителя:
1. Разделенная инъекция – это инъекция образца с разделенным потоком.
2. Бесконечная инъекция.
3. Инъекция на колонке.
4. Образец вводится напрямую.
5. Ввод образца с программированием температуры для испарителя (запрограммированная температурная инъекция пара).
Приводом для пробы с разделением потока является испаритель, именно потому, что объем анализируемых проб при использовании капиллярных хроматографических колонок должен составлять 0,01 – 0,001 л и их ввод непосредственно внутрь невозможен. Небольшая часть парообразной пробы попадает в колонку, так как жидкая проба мгновенно испаряется. Система удаляет часть пробы. Благодаря делителю потока можно получить узкие зоны пробы на входе в колонку.
Образец будет разделен на отношение скоростей двух потоков, если гомогенизация образца, введенная в испаритель, завершена. Коэффициент деления является численным представлением соотношения потоков, которые составляют эту воду. Разделители потока, используемые на практике, варьируются от 1:10 до 1: 1000.
Были предложены различные типы стеклянных вкладок (вкладышей) для достижения эффективной теплопередачи и тщательного смешивания газа-носителя с парным образцом, включая пустые пробирки, короткие пробирки, заполненные стекловатой, и размещение в точке разделения потока.
Эти вставки иногда могут уменьшить различение компонентов выборки, одновременно увеличивая различение других компонентов.
Другое преимущество введения образца расщепления потока заключается в том, что его можно использовать для анализа сложных веществ, которые имеют компоненты, которые близки к кипению. В этом случае одновременное разделение на две стационарные фазы становится возможным благодаря одной инъекции образца смеси.
Рекомендуется вводить образцы с делением потока
Два метода количественного анализа, которые наиболее часто используются, – это внутренние или стандартные добавки. Сравнивая входы образцов, запрограммированные по температуре испарителя или с помощью быстрого автоматического переключения, основы внешнего стандартного метода можно понять.
Если объем вводимого образца остается неизменным, результаты более воспроизводимы. Обычно вводятся дозы от 0,5 до 2,0.
мкл пробы.
Задача должна быть принята во внимание при выборе температуры устройства ввода образца. Высокие или чрезмерно повышенные температуры не должны использоваться, когда испаритель работает при высоких температурах.
Когда вручную вставляя образец, предпочтительны быстрые и быстрые иглы.
По возможности избегать легколетучих растворителей.
Если вставка без насадки неэффективна, вместо нее можно использовать стекловату или стеклянные вкладки. Однако следует иметь в виду, что компоненты образца могут адсорбироваться и разлагаться на этих адаптерах.
Работа шприца является одной из основных проблем при введении образца крови путем разделения потока. Клапан делителя потока не будет работать, если ввод пробы без делителя потока закрыт. В камере охлаждения введенный образец сразу же испаряется. В резервуар для отбора проб поступают отработанные пары воздуха из колонки.
Можно предположить, что начальные зоны будут достаточно большими, поскольку передача выборки занимает несколько сотен миллисекунд. Но если вы используете тепловые эффекты и температурную фокусировку, он может быть раздавлен.
Основное преимущество ввода образца без разветвителя потока состоит в том, что чувствительность намного выше, а весь впрыскиванный образец идет в колонку. В течение многих лет единственный способ измерить трассировки – это инъекция образца распределения потока.
Наиболее популярным методом введения жидкостей является использование микроцилиндра. Микрошпри состоит из стеклянного цилиндра с внутренним калиброванным каналом и иглы (рис. 6).
Внутренний объем иглы содержит рабочий объем, который для малых доз заключен в пружину (рис. 6 б).
Рис. 6. Микрошприцы для ввода жидких (б), или твердых образцов
Точность и воспроизводимость объемов проб можно значительно повысить, используя современные газовые хроматографы с системами автоматического ввода проб.
Когда невозможно преобразовать анализируемую образец из растворенного состояния в пара, вводится твердые образцы образцов.
Образец помещают в стеклянные микрокапсулы или испаритель с низкоплавким металлом (со сплавом Вуда, Тпл = 60,5 оС). Когда капсула плавится или разрушается в испарителе, пробка отводится в колонку газом-носителем.
Образцы помещаются на язычок специализированных шприцов для ввода твердых образцов, которым заканчивается поршень. Мембрана образца прокалывается после того, как язычок втягивается во внутреннее пространство иглы.
1.3.5. Детекторы.
Детектор, уникальный компонент системы, реагирует на изменения состава подвижной фазы и ее составных частей. После усиления сигнал детектора подается на регистрирующее устройство.
Правильный выбор типа и конструкции измерительного устройства играет важную роль в результатах обнаружения. Вы можете точно определить возможности каждого детектора и наилучшие варианты использования благодаря принятой системе классификации.
На выходе хроматограмм используется хроматографический детектор для обнаружения и количественного определения компонентов в потоках подвижной фазы.
Хроматографические детекторы основаны на идее, что бинарная смесь среды компонента-газа образуется, когда компоненты проанализированной смеси попадают в газовый носитель. Эти модификации своевременно документированы и предлагаются в формате, подходящем для дальнейшей обработки.
Ниже приведены основные характеристики полихроматографических детекторов:
- Детектор должен быть очень чувствительным, чтобы обнаруживать даже небольшие изменения физико-химических свойств подвижной фазы
- Значение сигнала детектора должно изменяться в ответ на изменение концентрации определяемого компонента в подвижной фазе
- Детектор должен обнаруживать определяемые компоненты как можно быстрее (с соответствующей скоростью);
- Рабочий объем детектора должен быть максимально небольшим, чтобы предотвратить дальнейшую двусмысленность в детекторе;
- Желательно, чтобы показания детектора отражали изменения в физико -химических свойствах подвижной фазы только из его композиции.
Влияние температуры, давления или других переменных на работу детектора следует игнорировать во время хроматографического процесса. Если это невозможно, необходимо поддерживать эти параметры постоянными на протяжении всей процедуры разделения.
Также необходимо разделить интегральные детекторы и дифференциальные детекторы.
Интегральные детекторы взвешивают каждое разделяемое вещество, выходящее из хроматографической колонки, и регистрируют этот вес. Хроматограмма смеси, составленная из ряда ступеней или участков, параллельных нулевой линии, и в случае полного смешения компонентов.
Интегральные детекторы не требуют калибровки.
Обычная буретта, заполненная щелочным раствором и размещенная с открытым концом в стакане решения, служит примером интегрального детектора. В баретте углекислый газ реагирует с щелочью в качестве газа -носителя.
На рисунке 26 изображены компоненты детектора, а на рисунке 27 показан его вид в виде графической диаграммы.
CO2
сигнал
время
Рис.26. Диаграмма устройства
Рис. 27. Как выглядит хроматограммы итегрального детектора при использовании интерпретатора
Поскольку в данном случае хроматографический пик представляет собой дифференциальную кривую количества компонента, выходящего из колонки, дифференциальный детектор дает ответ на приращение концентрации каждого из разделенных компонентов в зависимости от времени (рис. 28).
Сигнал дифференциального детектора может быть обратно пропорционален потоку обнаруженного компонента или к его концентрации в газе носителя (рис. 29).
Существует прямая зависимость между силой сигнала и количеством компонента в газе-носителе для детектора концентрации Ес:
Ес = АсС , (52)
S – это коэффициент, который описывает, насколько хорошо детектор концентрации может что-то обнаружить.
Площадь зарегистрированного пика в концентрационной трубке прямо пропорциональна количеству компонента и обратно пропорциональна расходу газа-носителя. Площадь пика уменьшается, а высота пика остается постоянной по мере увеличения расхода газа-носителя. По площади пика определяется концентрация компонента.
Высота пика h
B представляет базовую ширину пика.
время
сигнал
C,q
Рис.28. Формат сигнала показан на рисунке 29. Тип зависимости
Детектор дифференциального сигнала на основе концентрации вещества
Количество вещества, входящего в приемник на единицу времени, влияет на сигнал детектора потока.
Ei = Aiq, (53)
Где коэффициент пропорции AI характеризует точность детектора потока.
Площадь обнаруженного пика не изменяется при увеличении расхода газа-носителя, но изменяется его высота.
Количество вещества и скорость потока газа-носителя прямо пропорциональны площади пика измеряемого компонента. Чтобы формула рассчитала количество компонента, необходимо ввести область пикового значения.
lg u
lg S
Необходимо установить характер зависимостей от скорости потока газа-носителя, чтобы выяснить, какой тип детектора подразумевается под этим типом. Идеальный детектор концентрации определяется линейной зависимостью с углом наклона к оси абсцисс, равным 45o, а идеальный потоковый идеал – зависимостями параллельного направления в логарифмических координатах (логарифмы квадрата отбора -логарифмы скорости потока газа).
График 30. Какова взаимосвязь между lg S-u и датчиками расхода и концентрации?
Невозможно приписать некоторым типам детекторов идеальную концентрацию или безупречную потоковую передачу. Эти детекторы имеют промежуточные значения для скрытой зависимости угла наклона банкноты.
Знание основных характеристик детектора необходимо для определения его применимости.
- Предел чувствительности (предел обнаружения); ω диапазон концентраций, для которого поддерживается линейность калибровочной характеристики; ω чувствительность, специфичная для различных компонентов анализируемой смеси; ω размеры камеры, в которой производятся физические процессы, определяющие сигнал детектора (чувствительный объем).
Рис. 2. Зависимость показаний детектора от расхода подвижной фазы: а) — концентрационного; h1=h2=h3=h; S1 > S2 > S3; б — потокового; h3>h2>h1; S1 = S2 = S3; W1 > W2 > W3 — расходы подвижной фазы.
Для сигнала детектора потока, AJ = AJ, где A является коэффициентом пропорциональности в линейной области, сигнал детектора потока определяется количеством вещества, входящего в сигнал.
Возможно сигнал, непосредственно пропорциональный массе вещества, входящего в детекторы массы. Все идентификаторы, где накопление вещества и сигнал происходит, включены в детекторы массы. Следует отметить, что ни один из вышеупомянутых типов диодов не поддерживает постоянную скорость потока ПФ при использовании в качестве детектора концентрации.
На самом деле зависимость показаний от скорости потока Pdf устанавливается для того, чтобы установить концентрацию или форму потока детекторов. Тип детекторов может быть определен с помощью статических или динамических методов. Обычно вводятся образцы и измеряются площади пиков при использовании статического метода.
Идеальный детектор концентрации имеет характеристику в виде линии, которая имеет наклон 45 градусов в сторону стоимости затрат в логарифмических координатах, в то время как идеальный поток находится только на линии 90О. Некоторые типы детекторов не могут быть классифицированы по потоку или концентрации.
Зависимости площади от расхода имеют промежуточную величину (рис. 3, б). Методика измерения высоты пиков при постоянной температуре колонки может быть использована, если высота хроматографических пиков для концентрационного детектора не зависит от расхода.
Анализ хроматограммы для потоковых детекторов возможен только при постоянном потреблении PF. Однако ни их показания, ни что-либо еще не сильно зависят от температуры анализа.
Количество вещества, которое поступает в детекторы вместе с газом-носителем, определяет чувствительность детектора, которая измеряется как отношение величины выходного сигнала к входному сигналу.
Каково определение чувствительности детектора?Это коэффициент, используемый для трансляции физики электрической точки зрения чистого газа в физико-химические характеристики бинарной смеси компонента-газовой сигнал в зарегистрированном сигнале.
Размер связи сигнала детектора с количеством введенного в него вещества Q изображен на рис.31.
Рис. 31. Чувствительность детектора A c в этих координатах выражается следующим образом:
Значения параметров процесса разделения и полученных результатов могут быть использованы для определения чувствительности детектора на практике.
Для увеличения сигнала и чувствительности детектора можно использовать электронную схему. Чувствительность детектора – не единственный фактор, который следует учитывать при определении наименьшего количества вещества, которое будет постоянно регистрироваться с хорошей воспроизводимостью.
Это значение описывает чувствительность детектора, а также его размер. Обычно его называют минимальной обнаруживаемостью количества или порогом чувствительности. Это количество определяемого вещества, которое присутствует на расстоянии менее 1 мм от него, в соответствии с определением порога чувствительности, содержащимся в газете перевозчика.
Emin = 2
В действительности, наименьший сигнал EMIN – это импульс с амплитудой, которая в два раза больше, чем у уровня шума «0» (рис. 32).
Соотношение: представляет концентрацию анализируемого вещества, вызывающего этот сигнал для детектора концентрации.
Соотношение: определяет минимальное определяемое количество вещества для потокового детектора.
Если, конечно.
Imin = CminF, (61)
У нас есть выражение для определения минимальной концентрации, регистрируемой детектором потока, где F – расход газа-носителя:
Вы можете оценить предел детекторов, используя значение Cmin, которое также имеет значение порога чувствительности.
Рис. 32. Каково значение минимального ограничителя?
В этой ситуации важно различать понятия чувствительности и порога чувствительности. Сигнал детектора, который является концентрацией вещества, и порог чувствительности, который является значением отрезка на оси АСУТП в градусной мере с удвоенной частотой (2х2), определяют чувствительность в зависимости от наклона зависимости (рис. 33).
Кроме того, следует помнить, что порог чувствительности детектора отражает концентрацию вещества в газе носителя на момент доставки образца в анализатор. Анализ проводится на веществах, концентрации которых превышают порог чувствительности детектора.
Cmin1
Cmin2
