Прибор для определения общего органического углерода в водных средах

 

Изобретение относится к анализаторам общего органического углерода в водных средах и позволяет повысить быстродействие прибора и точность дозирования пробы. Прибор содержит устройство для подачи и стабилизации пара , устройство для подготовки .и дозирования пробы в виде дозирующей петли, герметично соединенной с двумя ходами восьмиходового крана, остальные ходы которого соединены С1 .испарителем через фильтр для удерживания минеральных примесей, с линией продувки чистым паром, с линией сброса чистого пара, с линией сброса избыточного давления из дозирующей петли, с источником стабильного потока инертного газа-носителя или водяного пара и с детектором ионизации в пламени. Прибор позволяет проводить анализ менее чем за 1 мин. Точность дозирования не менее 2%. Конструкция прибора позволяет осуществля ть продувку всех линий подготовки пробы во время анализ апредыдущей пробы. I Ш1. О) со ел ю оо ел 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ"

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 31 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3990411/31-26 (22) 16,12 ° 85 (46) 15 ° 11 ° 87 ° Бнл, У 42 (71) МГУ им, М.В.Ломоносова (72) А.А,Сердан, И.В).Розанов, С.О.Кожинский, Г,В,Лисичкин и 10,П,Рыбалченко (53) 543.544(088.8) (56) Urano К., Ogura К., Майа Н. Direct analytical method for aliphatic

compounds in water by steam carrier

gas chromatography. - Water Res., 1981, v, 15, р, 225-231 °

Заявка Японии У 52-48039, кл. G 01 N 33/18, )977. (54) ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕГО

ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА В ВОДНЫХ СРЕДАХ (57) Изобретение относится к анализаторам общего органического углерода в водных средах и позволяет повысить

„„Я0„„1 52356 А1 быстродействие прибора и точность дозирования пробы, Прибор содержит устройство для подачи и стабилизации пара, устройство для подготовки .и дозирования пробы в виде дозирующей петли, герметично соединенной с двумя ходами восьмиходового крана, остальные ходы которого соединены с .испарителем через фильтр для удерживания минеральных примесей, с линией продувки чистым паром, с линией сброса чистого пара, с линией сброса избыточного давления из дозирующей петли, с источником стабильного потока инертного газа-носителя или водяного пара и с детектором ионизации в пламени, Прибор позволяет проводить анализ менее чем за 1 мин, Точность дозирования не менее 27.. Конструкция прибора позволяет осуществлять продувку всех линий подготовки пробы во время анализа-предыдущей пробы. 1 ил.

1 13

Изобретение относится к анализаторам примесей в природных и сточных водах и может быть использовано для определения содержания общего органического углерода в водных средах, Целью изобретения является повышение экспрессности и точности анализа.

На чертеже показан предлагаемый прибор.

Прибор содержит устройство для подачи и стабилизации расхода инертного газа-носителя или водяного пара, служащего носителем, состоящее из баллона 1 со сжатым газом (азот, аргон, гелий), редуктора ?, образцового маномера 3, игольчатых вентилей 4, 5 и

6, емкости 7 с бидистиллированной водой, подключенной через металлический капилляр 8 длиной 8 — 12 м, служащий сопротивлением потоку воды, к:перегревателю 9, соединенному со стаби.-. лизирующей колонкой 10 и буферной емкостью 11, устройство для подготовки и дозирования пробы, выполненное в виде дозирующей петли 12, герметично соединенной с двумя ходами- восьмиходового крана 13, остальные ходы которого соединены соответственно с испарителем 14 через фильтр 15 для удержания минеральных примесей, содержащихся в пробе (при этом испаритель 14 имеет дополнительную линию 16 сброса давления), с линией 17 продувки чистым паром, линией 18 сброса чистого пара, линией 19 сброса избыточного давления из дозирующей петли, с источником стабильного потока инертного газа-носителя или водяного пара из буферной емкости 11 и с детектором

20 ионизации в пламени водорода (ДИП) через дополнительное сопротивление, выполненное в виде металлического капилляра 21 длиной 6-15 м; устройство для детектирования органических примесей, содержащихся в дозированном объеме инертного газа или водяного пара, включающее детектор 20 ионизации в пламени водорода, источник 22 водорода и источник 23 воздуха, блок 24 измерения малых токов, регистратор 25 и интегрирующее цифропечатающее устройство 26.

Прибор работает следующим образом.

Инертный газ из баллона 1 редуктором 2 под известным давлением, замеряемым образцовым манометром 3, при открытых игольчатых вентилях 4 и 5 и

52356 2

50 55 закрытом вентиле 6 подают в емкость

7 с бидистиллированной водой, из которой поток воды со скоростью, определяемой подаваемым давлением, через металлический капилляр 8 поступает в перегреватель 9, откуда вода в виде чистого водяного пара поступает на стабилизирующую колонку 10, заполненную чистым гранулированным кремнеземом,. а затем через буферную емкость

11 — в восьмиходовой кран 13, При установке прибора в положение дозирования пробы дозирующая петля

12 не включена в линию потока чистого водяного пара, который через канал 8-ходового крана 13 непосредственно из буферной емкости 11 через дополнительное сопротивление, выполненное в виде металлического капилляра 21, поступает в ДИП 20. Анализируемая проба при этом вводится в испаритель 14, где она испаряется при 260-300 С, давление паров пробы становится вьппе атмосферного, за счет чего пары пробы заполняют дозирующую петлю 12, имеющую фиксированный объем, Избыточное давление паров пробы за 5-8 с снижается до атмосферного, так как пары пробы через линии

16 и 19 сброса выходят в атмосферу, Если анализируемая вода содержит минеральные примеси, то они улавливаются в фильтре 15. Большая часть избытка пробы сбрасывается через линию

19, которая вместе с фильтром 15 имеет меньшее пневматическое сопротивление, чем дополнительная линия сброса давления из испарителя 14, поэтому дозирующая петля 12 всегда заполняется раньше, чем происходит выравнивание давления внутри испарителя

14, фильтра 15 и дозирующей петли 12, составляющих один общий объем, и атмосферного, При дозировании пробы никакого нарушения неравномерности потока пара через ДИП 20 не происходит,так как потоки чистого пара и паров пробы не касаются друг друга, Регистратор ?5 записывает ровную нулевую линию, Продувочный пар через линию

17, канал 8-ходового крана 13 и линию

18 сброса чистого пара сбрасывается в атмосферу, Все линии сброса находятся в термостате 27 при 160-180 С.

При установке прибора в положение анализа пробы (через 15 с, после ввода пробы в испаритель) чистый водяной пар из буферной емкости 11 поступает

13523 в дозирующуи петлю 12 через канал

8-ходового крана 13, нымывает содержащийся в петле дозированный объем пробы и через другой канал 8-ходового крана 13 и дополнительное сопротив5 ление 21 переносит анализируемую пробу в ДИП 20, где детектируются содержащиеся в пробе органические вещества, Известно, что ДИП очень чувствителен к микроколичествам органических веществ, причем сигнал ДИП линейно зависит от содержания органического вещества при изменении концентрации на 6-7 порядков. Присутствие большого количества паров воды в пробе не сказывается на стабильности нулевой линии детектирующего устройства, так как газом-носителем является также водяной пар. Максимальное время выхода пробы (до возвращения пера само-, писца на нулевуи линии) при расходе водяного пара 60 см /мин не превьппаз ет 30 с ° Таким образом, общее время анализа после ввода пробы в испари- 25 тель 14 дозирования известного объема, определяемого объемом дозирующей петли 12, и прохождения этого объема через ДИП 20 не превьппает 1 мин. При этом чистый пар через линию 17 про- 30 дувки и канал 8-ходового крана 13 вымывает остатки последней введенной пробы иэ фильтра 15 и испарителя 14, сбрасывая их в атмосферу через линию

16 сброса, Так как пневмосопротивление фильтра 15, испарителя .14 и линии 16 сброса в 3 раза меньше, чем дополнительного сопротивления 21, то скорость продувки через узлы 14, 15 и 16 в 3 раза больше, чем через узел 40

21, поэтому за время анализа пробы испаритель становится готовым для ввода следующей пробы. После окончания анализа пробы прибор переводят в положение дозирования пробы и про»„ 45 цесс повторяют.

Конструкция предлагаемого прибора позовляет осуществить продувку всех линий чистым инертным газом-носителем для освобождения их от паров воды.

Это достигается тем, что при перекрытых игольчатых вентилях 4 и 5 и открытом игольчатом вентиле 6 подача воды в перегреватель 9 прекращается, а оставшийся в газовых линиях внутри термостата 27 водяной пар выдувается инертным газом, Пример. Для определения концентрации бензола в воде использова56

4 ли прибор, содержащий баллон 1 с азотом, редуктор с манометрами на 150 и г

15 кгс/см, образцовый манометр 3 на

z.

10 кгс/см, игольчатые вентили 4, 5 и 6, емкость 7 с бидистиллированной водой, вмещающую 0,4 л жидкости, металлический капилляр 8 с внутренним диаметром 0 5 мм и длиной 12 м для создания сопротивления потоку воды, поступающему из емкости 8 в перегреватель 9, выполненный в виде трубки из нержавеющей стали с внутренним диаметром 6 мм и длиной 150 мм, заполненный кремнеземом "Силохром С-80" зернением 0,16-0,25 мм, который нао ходится при 420 С, стабилизирующую колонку 10 находящуюся внутри термоо стата при 170 С и заполненную таким же кремнеземом, и буферную емкость

l1 объемом 150 см, соединенную со з стабилизирующей колонкой, которая также находится внутри термостата лабораторного хроматографа ЛХМ-8МД при о

170 С, а перегреватель 9 расположен на крьппке термостата 27 и соединен короткой трубкой 50 мм и внутренним диаметром 2 мм, имеющей теплоизоляцию для -предотвращения конденсации водяного пара, образующегося в перегревателе 9 и поступающего в стабилизирующую колонку под давлением 4,5 атм э с объемной скоростью 100 см /мин.

Устройство подготовки и дозирования пробы в приборе содержит доэирующую петлю 12, выполненную иэ капилляра (нержавеющая сталь} с внутренним диаметром 2 мм и длиной 2 м,герметично соединенную с двумя ходами серийного 8-ходового крана 13, остальные ходы которого соединены с испарителем

14 данного хроматографа через фильтр

15 для удержания минеральных примесей, представляющим собой металлическую трубку иэ нержавеющей стали диаметром 3 мм и длиной 8 см, заполненную силикагелем зернения 0,16-0,25мм с линией 17 продувки чистым паром, выполненной из трубки (нержавеющая сталь) с внутренним диаметром 1 мм и длиной

50 см, с линией 18 сороса чистого пара,выполненной из металлического капилляра длиной 6 м и диаметром 0 5 мм с источником инертного газа-носителя или водяного пара линия 16 сброса длиной 5 м и внутренним диамтером 0,5мм и линия 19 сброса из дозирующей петли длиной 0 5 м и внутренним диаметром

0,5 мм также изготовлены иэ металлиь 13 ческих капилляров), с ДИП 20 через дополнительное сопротивление 21 из металлического капилляра длиной 12 м и внутренним диаметром 0,5 мм. В качестве ДИП применяют отечественный детектор ионизации в пламени водорода, устанавливающийся в хроматографах JIXM-ЯМД и имеющий гарантированный предел обнаружения (порог чувствительности) ?,5 10 мг/с.

Пробу объемом 5 мкл вводят шприцем на 10 мкл, Концентрация бензола в исследуемом растворе составляет 10 мкг/л воды. Во время ввода пробы 8-ходовой кран находится в положении "Дозирование пробы". Анализируемая проба испаряется в испарителе, в котором поддерживается 300 С, пары пробы заполняют дозирующую петлю 12, избыточное давление за 7 с снижается до атмосфер ного за счет сброса части пробы через линии 16 и 19, Таким образом в дозирующей петле при атмосферном давлении находится строго фиксированный объем на величину которого не влияет погреш ность во время ввода определенного объема жидкости в испаритель.

После переключения 8-ходового кранЪ в положение "Анализ пробы" через

15 с после ввода в испаритель чистый .водяной пар переносит анализируемую пробу в ДИП 20, где детектируются содержащиеся в пробе органические вещества, Отклонение пера самописца

КСП-4 со шкалой 1 мВ составляет 20 мм при чувствительности усилителя

20 10 А, что в 5 раз вьппе уровня

52356

6 шумов прибора, Время полного анализа с момента ввода пробы в испаритель равно 45 с.

Обсчет экспериментальных данных показывает, что точность анализа пробы предлагаемым прибором составляет 2Х против 20/ известным, Время, необходимое для проведения анализа, не превышает 1 мин против 3 мин известным прибором.

Формула изобретения

Прибор для определения общего органического углерода в водных средах, содержащий парогенератор с фильтром и регулятором потока, дозирующее устройство, сопротивление в виде капил2О ляра, соединенное с детектором, регистрирующее устройство и линию сброса, отличающийся тем, что, с целью повьппения экспрессности и точности анализа, парогенератор до25 полнительно содержит перегреватель, стабилизирующую колонку и буферную емкость, дозирующее устройство выполнено в виде восьмиходового крана с дозирующей петлей, герметически свяЗд занной с двумя его ходами, а остальные его ходы связаны через дополнительный фильтр с испарителем пробы, имеющим дополнительную линию сброса пара, с парогенератором, линией сброса чистого парар дополнительными ли-, ниями продувки чистым паром, сброса избыточного давления и через сопротивление — с детектором.

1352356

Составитель Т,Чиликина

Редактор И.Рыбченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Шарони.

Заказ 5559/42 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4