Устройство для ввода пробы в газовый хроматограф

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ПРОБЫ В ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ, содержащее металпический бпок с эпектрообогревом , внутри которого выполнена камера испарения.канап для подвода гааа-носитепя в камеру испарения, канап для ввода иглы шприиа в камеру испарения , направляющую втупку, установленную в канале для ввода иглы шприца и имеющую центральное отве.рстнв опя прохождения иглы, мембрану ао самоугоюгняющегося материала, прижимаемую к направляющей втулкепосреапвом накидной гайки-рапиатора, выхоавой штупер для подсоединения хроматографической колонки и тройник с уплотненвомв, со диняющий камеру испарения с копойсой, отличающееся теМ, чго, с целью обеспечения возможности работы с наполненными и капиллярными копояхами , а также обеспечения ввода пробы непосредственно в капиллярную коповху, оно снабжено шайбой, контактирующей с мембраной со стороны, противоположной месту расположения направляющей втулки , которая имеет цилиндрический выступ , входящий в отверстие накианой гайки-радиатора, центральное отверстие, расположенное сорсно отверстию в направляющей втулке, и эксцентрично расположенное отверстие, причем поверхнскгть щайбы, обращенная к мембране, имеет конусную форму, а втулкасо стороиы, обращенной к мембране, имеет центрапьвое Р1 конусное углубление.s 00 to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3453795/23-25 (22) 18.06.82 (46) 30.11.83. Бюл. % 44 (72) А.A. Федянин (71 ) Горьковский государственный институт по проектированию предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. (53) 543.544 (088.8) (56) 1. Патент США М 3635093, кл. 73-422, опублик. 1972.

2. Столяров Б.В. и д1. Руководство к практическим работам по газовой хроматографии. Л., "Химия, 1978, с. 110 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА

ПРОБЫ В ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ, содержащее металлический блок с электрообогревом, внутри которого выполнена камера испарения, канал для подвода газа-носителя в камеру испарения, канал для ввода иглы шприца в камеру испарения, направляющую втулку, установленную в канале для ввода иглы шприпа и

3(51) (-.(01 F 13/00; G 01 Ц 31/08 имеющую центральное отверстие дпя йрохождения иглы, мембрану rrs самоуппотняюшегося материала, црижамавмую к, направляющей втулке. посредством накидной гайки-радиатора, выходной атупвр для подсоединения хроматогрефической колонки и тройник с уплотнениями, соединяющий камеру испарения с колонкой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью обеспечения возможности работы с наполненными и капнллярными колонками, а также обеспечения ввода цробы непосредственно в капиллярную колонку, оно снабжено шайбой, контактирующей с мембраной со стороны, противопопож)юй месту расположения направляющей втуп- Я ки, которая имеет цилиндрический выстуц, входящий в отверстие накидиой гайки-радиатора, центральное отверстие, расположенное соосно отверстию в направляющей втулке, и эксцентрично расположенное отверстие, причем поверхность шайбы, обращенная к мембране, имеет конусную форму, а втулка со стороны, обращенной к мембране, имеет центральное конусное углубление.

1 108

Изобретение относится к устройствам для ввода пробы исследуемого вещества при помощи шприца в хроматографическую колонку и м жет быть использовано в газожндкостной хроматографии, хромат . масс-спектрометрии, ИК-спектрометрии для ввода минимально возможных количеств пробы при работе с набивными, а также металлическими и стеклянными капиллярными колонками как с применени- 10 ем делителя гаэовогопотока, так и беэ него, кроме того, может быть использо-. вано при работе с непосредственным вводом пробы внутрь капиллярных колонок.

Известно устройство для ввода пробы 15 при помощи шприца в хроматографическую колонку, предназначенное для работы с капиллярными колонками без делителя газового потока и содержащее металлический блок с электрообогревом, внутри щ которого выполнена камера испарения, камеру для подвода газа-носителя s камеру испарения, канал для ввода иглы шприца в камеру испарений, герметично перекрытий мембранной из самоуллотняю-: 5 щегося материала, накидную гайку-радиатор и штуцер для подсоединения хроматографической колонки (1) .

Однако данное устройство не позволя-, ет проводить работу с непосредственным вводом пробы внутрь колонки.

- Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ввода пробы в газовый хроматограф, содержащее металлический блок с электрообогревом, внутри которого выполнена камера испарения, канал для подвода газа-носителя, в камеру испарения, канал для ввода иглы шприца в камеру испарения, направляющук втулку, установленную в канале для вво- 4О да иглы шприца и имеющую центральное отверстие для прохождения иглы, мембрану иэ самоуплотняющегося материала, прижимаемую к направляющей втулке посредством накидкой гайки-радиатора, выходной .штупер для подсоединения хроматографической колонки и тройник с уплотнениями, соединяющий камеру испарения с колонкой j2), Известное устройство не может быть SO использовано для работы с металлическими и стеклянными капиллярными колонками без делителя газового потока. Из-за наличия больших мертвых объемов (большой объем газонаправляющей трубки-вкла- ы5 дыша, использование соединительной трубки для подключения колонки и делителя потока к камере испарения) работа без делителя газового потока приводит к размытию хроматрграфических пиков иа хроматограмме.

Известное устройство не может быть также использовано для непосредственного ввода пробы внутрь капиллярных колонок из-за большого расстояния между местом расположения колонки (тройником) и иглой шприца,а также из-эа больших размеров внутреннего диаметра втулки и газонаправляющей трубки-вкладыша.

Цель изобретения — обеспечение возможности работы с наполненными и капиллярными колонками, а также обеспечение ввода пробы беэ деления потока и непосредственно в капиллярную колонку.

Укаэанная uenb достигается тем, что устройство для ввода пробы в газовый хроматограф, содержащее металлический блок с электрообогревом, внутри которого выполнена камера. испарения, канал для подвода газа-носителя в камеру испарения, канал для ввода иглы шприца в камеру испарения, направляющую втулку, установленную в канале для ввода иглы шпри-. ца и имеющую центральное отверстие для прохождений иглы, мембрану из самоуплотняющегося материала, прнжимаемую к направляющей втулке посредством накидной гайки-радиатора, выходной штуцер для подсоединения хроматографической колонки и тройник с уплотнениями, соединяющий камеру испарения с колонкой, снабжено шайбой, контактирующей с мембраной со стороны, прстивоположной месту расположения направляющей втулки, которая имеет цилиндрический выступ, входящий в отверстие накидной гайки-радиатора, цент . ральное отверстие, расположенное соосно отверстию в направляющей втулке, и эксцентрично расположенное отверстие, причем поверхность шайбы, обращенная к мембране, имеет конусную форму, а втулка со стороны, обращенной к мембране, имеет центральное конусное углублеwe.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, в положении ввода пробы внутрь капиллярной колонки, разрез; на фиг. 2— хроматограмма свободных жирных кислот (молекулярный вес 1 72-340) потожировых выделений человека; на фиг. 3 — хроматограмма индивидуальной смеси н-углеводородов С,-, -С 4 с молекулярным весом

21 2-338.

Устройство выполнено в виде металлического блока 1, снабженного трубкой 2 для ввода пробы исследуемого вещества, 3

1057 камерой 3 испарения, каналом 4 цля ввода газа-носителя„выходным штуцером S блока 1 цля присоединения колонки 6 и електронагревателем 7. Внутри камеры 3 испарения расположена металлическая газонаправляюшая трубка-вкладыш 8, внутренний диаметр которой соответствует наружному диаметру колонки 6. Газонацравляющая трубка-вкладыш 8 закреппена в камере 3 испарения при помощи 10 тройника 9 с уплотнением 10, присоединенного концом, выполненным в виде гайки, к выхоцному штуцеру 5 блока 1.

Внутри трубки 2 для ввода пробы рас.положена втулка 11 со сквозным отверс- 35 тием 12 диаметром 0,04 мм. Отверстие

12 имеет с одной стороны коническую расточку для сцентрирова нного ввода иглы 13 шприца 14, а с другой стороны. цилиндрическую расточку цля посадки 20 втулки 11 на колонку 6. Сверху втулки

11 расположена мембрана 15 из термо-стойкой резины, на которую посажена металлическая шайба 16, служащая цля точного направления иглы шприца. Шайба р5

16 выполнена с одной стороны с выступом цилиндрической формы, входящим в центральное отверстие 17 накицной гайкирациатора 18, прижимающей мембрану 15 к втулке 11, а с другой стороны — с поза верхностью, обработанной на конус. Шайба 16 имеет центральное отверстие 19 для ввоца иглы шприца и эксцентрично расположенное отверстие 20 цля вывода газов из полости 21 втулки ll. Трубка

2 для ввода пробы снабжена охлажцае-

35 мой трубкой 22.

Хроматографическая колонка 6 соединена с камерой 3 испарения при помощи тройника 9 и закреплена в нем при помощи гайки 23 с уплотнением 24. .Боковой отвод 25 тройника 9 закрыт гайкбй 26 с уплотнением 27. Шприц 14 снабжен микростержнем 28, втянутым с отобранной пробой внутрь иглы 13. Ка- 45 циллярная колонка 6 снабжена на входе двумя отверстиями 29 (в случае работы с непосредственным вводом пробы внутрь колонки).

При работе с делителем потока тройник 9 подключается к ловушке 30 для улавливания сбрасываемых а на лизируемых веществ, которая соецинена с игольчатым вентилем 31.

Устройство работает следующим абра- 55 зом, UpH работе с капиллярными колонками без .делителя газового потока пробу ис-, 782 4 следуемого вещества, нанесенную иа микроетержень 28, втянутый виутрь иглы

13 шприца 14, вводят через отверстие

19 шайбы 16, мембрану 15 и отверотие 12 втулки 11 во внутреннее rrpoc ранство гаэонаправляющей трубки-вклацыша 8 путем выдвижения микростержия

28 из иглы 13.

За счет того, что выступ цилиндрической формы шайбы 16 входит в отверс гие 17 накидной гайки-радиатора 18, а втулка 11 выполнена с прохоцным о верстием 12 диаметром 0,04 мм и кони- ческой расточкой, игла 13 шприца 14 и. слецовательно, микростержень 28 с пробой входит точно в середину газоиаправляющей трубки-вкладыша 8.

Ввеценная проба испаряется во внутреннем объеме трубки-вкладыша 8. Пары подхватываются потоком газа-носителя, поступающего ло каналу 4, и направляются к хроматографической колонке 6.

Маленький внутренний объем трубки-вкладыша 8 (10 мкл), в который проба вводится на микростержне 28 диаметром.

0,005 мм, позволяет проводить работу беэ применения целителя газового гютока. Кроме того, выполнение трубки-вкладыша 8 с маленьким объемом и крепление тройника 9, в котором закреплена колонка 6, непосредственно к выходному

ытуцеру 5 блока 1 значительно сокращает мертвые объемы устройства, что позво ляет повысить точность количественного и качественного хроматографического а на пиза.

Герметичность устройства достигается с помощью мембраны 15, на которую посажена шайба 16. За счет того, что поверхность шайбы 16, соприкасающаяся с мембраной 15, обработана на конус,. мембрана 15 расширяясь при нагревании, не вдавливается внутрь конической по- лости втулки 11.

При работе с программированием температуры газы, омывающие мембрану 16 в конической полости 21 втулки 11, которые могут попасть в колонку 6 и отрицательно сказаться на результатах анализа, выводятся при помощи обычной

MellHUHHcKoA иглы, которая вставляется в отверстие 20 и проходит через мембрану 15 в полость втулки 11.

При работе с непосрецственным ввоцом пробы внутрь капиллярных колонок с внутренним циаметром 0,05-1,5 мм конец колонки 6 вхоцит в цилиндрическую расточку втулки 11. Диаметр цилинцри20

5 1087 ческой расточки соответствует нару кному диаметру колонки. Камерой испарения в данном случае служит непосредственно вход колонки 6, а газ-носитель поступает в колонку 6 через два отверстия 29 (второе отверстие не показано) на ее в входе. При этом в случае колонок с внутренним диаметром 0,05-0,4 мм игла 13 микрошприпа 14 после прокалывания мембраны 15 задерживается 10 перед отверстием 12,.втулки 11, а микростержень 28 с нанесенной на него йробой выдвигается из иглы и входит через отверстие 12 внутрь капиллярной ко лонки 6. B случае применения капилляр- 15 иых колонок с внутренним диаметром

:3,5-1,5 мм внутрь колонки входит сама

mrna 13; а затем выдвигается микроi.тержень 28. . При работе с набивными колонками трубка-вкладыш 8 не используется, проба вводится непосредственно внутрь колонки, закрепленной в камере 3 испарения. При рабс.те с концентрирующими устройствами в трубку 22 подают охлаж- 25 дающий агент. При работе с делителем газового потока боковой отвод 25 тройника 9 соединяют через ловушку 30 с игольчатым вентилем 31, необходимым для ограничения скорости потока газа- З0 носителя на сбросе.

Для количественной воспроизводимости результатов работы устройства с непосредственным вводом пробы внутрь

782 6 капиллярной колонки с внутренним диаметром 0,25 и 0,3 мм было проаналиэи

4 ровано с десятикратным и трициатикратным повторением две смеси органических веществ, различных по молекулярному весу: свободных высших жирных кислот потожировых выделений человека (мужчина — 41 boa), имеющих молекулярный вес 172-340; индивидуальной смеси н-углеводородов С > -С 4 с молекулярным весом 212-338.

Полученные хроматограммы приведены на фиг. 2 и 3. Приведена статистическая обработка полученных данных, ошибка колеблется для высших жирных кислот в пределах 0,2-7,1 отн.% и для н-углеводородов С 5 -С 4 — 0,6-4,5 отн.7 в зависимости от концентрации индивидуального состава компонентов и вещества, имеющегося в распоряжении исследо вателя.

Таким образом, устройство является универсальным, и может быть испольэова но при работе с любыми хроматографическими колонками (набивными, металлическими и стеклянными колонками, металлическими и стеклянными капиллярными колонками) как с применением дег,ители газового потока, так и Сез него.

Кроме того, устройство может быть использовано цля работы с непосрецст.венным ввоцом пробы внутрь капиллярных колонок.

IO".)7782

1057782

4 z.2

Мин. И

Заказ 9572/43 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Госуцарственноге комитета СССР по цепам изобретений и отк)литий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 фипиап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4.

Составитепь 3. Скорняков

Редактор Л. Фипь Техред А.Бабинеи Корректор О. Бипак .