Хроматорграф

 

Q ll N C A H-È É

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АЕТОВСКОМУ СВИДПЙЛЬСВМ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (23) Заявлено 15.02.74 (21) 1996928/25 (51) М. Кл. 6 01N 31/08 с присоединением заявки №вЂ”

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изоеретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень Мо 14

Дата опубликования описания 06.07.77 (53) УДК 543.544(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Д. Амоль, А. Л. Колойденко, 3. С. Мешалкина, В. И. Михайленко и А. А. Щабельский (71) 3 аявитель (54) ХРОМАТОГРАФ

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано, например, при хроматографическом анализе .вещества, когда требуется изменять ра сход газа-носителя по программе.

Известен хроматопраф с,программированием потока (1), содержащий две параллельные ветви, в каждой из которых установлены регуляторы расхода газа-носителя, причем,в одной ветви установлены, колонка и устройство. пробоввода, в, другой — дроссель, имитирующий сопротивление колонки, программатор, упра вляющий работой обоих регуляторов расхода газа-носителя, и детектор, расположенный на линии, в которой соединяются обе ветви.

Недостатками хроматографа являются невысокие точность и воспроизводимость анализа, обусловленные нелинейностью колонки и дросселя в диапазоне изменения расхода газаносителя, »естабилнностью их сопротивлений во времени и управлением расхода без применения обратной связи.

Известно устрой ство для программи рова»ия давления для хроматографической колонки (2), содержащее газовый редуктор, регулятор, регулируемые дроссели и емкость, а также хроматографичеокую колонку. Газ-носитель через один регулируемый дроссель поступает в емкость и плюсовую камеру регулято2 ра, а через другой дроссель стравливается в атмосферу.

Недостатком устройства является то, что оно реализует только линейный закон возра5 стания давления (т. е. экспоненциальный), с уменьшением скорости изменения расхода газа-носителя.

Известен также хроматограф с программирова нием расхода .газа-носителя (3), содер1р жащий линию газа-носителя, пробоввод, программатор давления, колонку с сорбентом, регулятор и задатчик давления, .дроссель, уста»овленный перед детектором, командное устройство. Хроматограф стабилизирует давление

- 5 на входе в колонку, а на выходе изменяет его по программе. В результате этого изменяется перепад давления на колонке и, слвдователь»о, расход газа-носителя через колонку.

Недостатками указанного хроматографа являются невысокие точность и воспроизводимость анализа, обусловленные наличием большого числа регуляторов давления и сложностью схемы соединения отдельных.узлов хроматографа.

Для:повышения вопроизводимости условии работы,и повышения точности анализа в предлагаемом хроматопрафе программатор давле»ия представляет собой трехмембранный пневматический элемент сравнения, сопло которозр ro подключено к линии газа-носителя, расход554496

3 ная камера и минусовой вход соединены с. входом колонки непосредственно, а через дроссель и емкость — с плюсовым входом указанного элемента, связанным через управляемый командным устройством контакт с выходом первого задатчика давления, регулятор давления представляет собой двухмембранный элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, расходная камера и минусовой вход, соединены с выходом колонки, а плюсовой вход соединен с вторым задатчиком давления.

На чертеже изображена, схема описываемого хроматографа, состоящего из колонки с сорбеитом 1, дросселя 2, регулятора давления

3, программатора давления 4, представляющего собой трехмембранный элемент сра внения

5, дроссель 6, емкость 7 и контакт 8, а также пробоввода 9 и детектора 10. Задатчики давлений Р, и Ро, а также командное устройство, формирующее дискретный управляющий сигнал Р,, на чертеже,не показаны. Вход колонки 1 соединен с пробовводом 9 и выходом программатора давления 4, а выход колонки

1 связан с выходом регулятора давления 3 и через дроссель 2 — с детектором 10. Установка дросселя 2 не должна существенно увеличивать объем линии связи между колонкой 1 и детектором 10.

Регулятор давления 3 представляет собой двухмембранный элемент сравнения, работающий в режиме, повторения давления,задавания

Р— P3. Регулятор давления 3 поддерживает постоянное давление Р2 перед дросселем 2.

Программатор давления 4 представляет собой трехмембранный элемент сравнения 5, работающий,в режиме у силепия и охваченный положительной иперциоииой обратной связью, образова/иной дросселем 6 и емкостью 7. Элемент сравнения 5 реализует формулу:

Рпр =К Pi

Г â€” f где К =- . — коэффициент усиления;

2/

F u f — площади большой и малой мембрани элемента сравнения, Связь между давлениями Р,р и Р, выражается уравнением:

/:/Р, +Р, =Р,р, V где Т = — постоянная времени;

V — объем емкости 7; я — проводимость дросселя 6;

Л вЂ” газовая постоянная;

0 — абсолютная температура.

Хроматограф работает следующим образом.

В исходном состоянии, в .соответствии с давлениями Р, и Ро и замкнутым поло кением контакта 8, па выходах регулятора давления 3 и программатора давления 4 устанавливаются давления Р и Р;„соответственно, обеспечивающие требуемые величины расхода

4 . газа-носителя через детектор 10 (Q„, ) и начального расхода газа-носителя через колонку 1 (Q ).

При переходе сигнала P, в состояние

«анализ» пробоввод 9 вводит в колонк!у 1 заданпое количество анализируемого вещества.

Одновременно размыкается контакт 8, и давлепие па выходе .программатора давления

4 начинает непрерывно возрастать по экспоиенциальиому закону:!

60 где т — время.

При этом программ!мируется расход газа-носителя через колонку Q, „также .по экспопенциальному закону. В это же время регулятор давления 3 начинает непрерывно уменьшать дополнительный расход газа-носителя таким образом, чтобы давление Рр перед дросселем 2, а следовательно, и расход газаносителя через дроссель 2 и детектор 10 Q„,; оставались постоянными.

При новом изменении состояния сигнала Р происходит замыкание контакта 8 и автоматически устанавливаются прежнее начальное давление Р„ на ..выходе программатора давления 4, и, следовательно, начальный расход через колонк у Q;,„ Пробоввод 9 в это время осуществляет отбор пробы для,следующего анализа.

Таким образом, по сравнению с известными хроматографами, в предложенном хроматографе применяется экспонеициальное программирование (восходящая экспонента) расхода газа-носителя через колонку для получения:постоянной разности во /времени удерживания компонентов и обеспечивается постоянство расхода газа-носителя на входе в детектор при отсутствии диффузионного размытия выходящих из колопки компонентов. Все это существенно повышает воспроизводимость условий работы .и точность анализа.

Хроматограф может быть выполнен с исиользо вапием серийных элементов УСЗППА, что обеспечивает вьгсокие технико-экономические показатели хроматографа.

На осио вании лабораторных испытаний, ири анализе пирогаза печей пиролиза бензина иа колопке длиной 1 м и диаметром 1 мм, заполненной сорбентом А1203+3"/О NaOH зернеиием 0,2 мм, в процессе программирования расхода газа-носителя от 0,2 до 3,0 л/час при постоянном расходе через пламенно-ионизац ионный детектор, равном 3,6 л/час, точность и воспроизводимость анализа находились в пределах +1,5%. Время анализа составляло

8 мин. Вез,программирования анализ длился

25 мин, точность и воспроизводимость были

+2,5%. Качество разделения компонентов было в этом случае, хуже, пики — сильно размытые в конце хроматограммы.

Формула изобретения

Хроматограф, содержащий линию газа-носителя, пробоввод, колонку с сорбентом, про554496

Составитель Л. Жаркова

Техред М, Семенов

Редактор И. Шейкин

Корректор Л. Орлова

Заказ 3543 Изд. _#_e 354 Тираж 1,106 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изоб1ретений и QTKpbITHtl

113035, Москв а, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский Филиал грамматор давления, регулятор и задатчики давления, дроссель, установленный перед детектором, и командное устройство, отличаю щи и с я тем, что, с целью повышения воспроизводимости условий работы и повышения точности анализа, программатор давления представляет собой трехмембранный пневматический элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, расходная камера и минусовой вход соединены ic входом коло нки непосредственно, а через дроссель и емкость — с плюсовым входом указанного элемента, связанным через управляемый командным устройством контакт с выходом первого задатчика давления, регулятор давления

6 представляет собой двухмембранный элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, .ра сходная камера и,минусовой, вход соединены с .выходом колонки, а

5 плюсовой вход соединен с вторым задатчиком давления.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе.

10 1. Патент США Ма 3457744, кл. 73 — 23.1, 1969.

2. Патент США, № 3405551, кл. 73-23.1, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР, Г5 № 363033, М. Кл. 01 31/08 1970 (прототип).