Способ хроматографического анализа

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 8Ш43

Соае Соеетсних

Социелистичеаних

Ресаублин (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.11.78 (21) 2711527/23-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. К.. б 01N 31/08

Государственный комитет (53) УДК 543.544 (088.8) по делам изобретений и открытий

В. Г. Березкин, В. В. Бражников, В. М.,йошеманркий, Э. П. Скорняков и П. Я. Бара1тов

Специальное конструкторское бюро газовой хроматографии и Институт нефтехимического синтеза им. А. B. Топчиева- - .. (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к области газовой хроматографии и может найти применение при анализе многокомпонентных смесей летучих и малолетучих органических и неорганических веществ.

Известен способ хроматографического анализа сложных смесей с широким диапазоном температур кипения, по которому пробу анализируемой жидкой смеси испаряют и потоком газа-носителя направляют в хроматографическую колонку, где компоненты смеси разделяются, а на выходе хроматографической колонки разделенные компоненты детектируют с использованием детекторов различного типа. При анализе многокомпонентных смесей с целью сокращения времени анализа температуру хроматографической колонки, как правило, изменяют во времени по определенной программе (1).

Указанный способ хроматографического анализа с программированием температур нашел наиболее широкое применение в практике газовой хроматографии. Однако он обладает рядом существенных недостатков.

Основным недостатком известного способа является то, что при разделении многокомпонентной смеси с широким диапазоном температур кипения компонентов все комO поненты смеси разделяются в одной хрома; тографической колонке с использованием одного и того же сорбента. Как известно, практически нет такого универсального сорбента, который был бы одинаково селективен по отношению к различным фракциям компонентов смеси при работе в широком диапазоне температур (от — 90 до

+-350 С и выше). Это приводит к тому, что

1р отдельные фракции смеси разделяются неудовлетворительно, что снижает точность анализа. Кроме того, в анализируемой многокомпонентной смеси всегда есть такие ее фракции компонентов (низкокипящие или

15 высококипящие), которые не представляют интереса для анализа. Тем не менее, в известном способе разделению вынужденно подвергается вся смесь компонентов, что увеличивает время анализа.

Известен также способ хроматографического анализа многокомпонентных смесей с использованием двух последовательно подключенных колонок. Температуру первой колонки поддерживают достаточно высокой для разделения менее летучих компонентов, а температуру второй колонки поддерживают более низкой, чтобы обеспечить удовлетворительное разделение фракции низкокипящих компонентов смеси. При этом в каж30 дой из колонок может использоваться раз811143

20

30

3 личный сорбент, селективный по отношению к соответствующей фракции смеси (2).

Недостатком известного способа является то, что все компоненты анализируемой смеси пропускаются через обе колонки, в которых созданы оптимальные условия для разделения лишь одной из фракций, Это увеличивает время анализа.

Известен способ хроматографического анализа многокомпонентных смесей с широким диапазоном температур кипения компонентов, в котором с целью сокращения времени анализа производят обратную продувку высококипящих компонентов смеси, не представляющих интереса для анализа, Пробу жидкой смеси вводят в испаритель, испаряют, потоком газа-носителя пары пробы выводят из испарителя в систему последовательно соединенных хроматографических колонок, где компоненты смеси разделяются и на выходе последней колонки детектируют низкокипящие компоненты смеси. Высококипящие компоненты смеси выводят из системы хроматографических колонок одним неразделившимся пиком, используя ооратную продувку первой из колонок (3).

Недостатком известного способа является длительный цикл анализа, так как время анализа складывается из времени разделения низкокипящих компонентов смеси и времени выдувания фракции высококипящих компонентов смеси обратным потоком газа-носителя. При этом в результате анализа получают информацию только о содержании низкокипящих компонентов в анализируемой смеси, это. ограничивает возможности способа.

Целью изобретения является сокращение времени анализа многокомпонентных смесей.

Указанная цель обеспечивается тем, что испарение пробы в испарителе проводят в два этапа, на первом из которых испаряют низкокипящие компоненты, а затем остатки прооы переносят в зону испарителя с более высокой температурой и испаряют высококипящие компоненты пробы, причем вывод из испарителя обеих фракций компонентов смеси, испаренных на каждом этапе, производят раздельными потоками газа-носителя, переводят обе фракции в разные колонки, находящиеся при разных температурах.

На фиг. 1 и 2 представлена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа в двух рабочих положениях.

Устройство содержит испаритель 1 с двумя секциями 2 и 3 нагревателя. Испаритель имеет канал 4 для ввода пробы, вход в который перекрыт мембраной 5 из самоуплотняющегося материала, например силиконовой резины, К испарителю подведены три канала 6, 7 и 8 для подачи газа-носителя, Испаритель 1 имеет два патрубка 9 и 10, 4 соединенных с хроматографическими колонками 11 и 12, на выходе которых установлены детекторы 13 и 14. Внутри испарителя

1 по его оси установлен транспортер 15 пробы, выполненный в виде стержня из инертного термостойкого материала, например стекла, в средней части которого имеется углубление 16 для размещения в нем пробы анализируемой жидкости. Концы стержня транспортера 15 выведены из испарителя 1 через уплотнения 17 и 18 и снабжены ограничителями хода 19 и 20.

Ограничители хода 19 и 20 транспортера

15 служат одновременно в качестве рукояток для перемещения транспортера. Перемещение транспортера отрегулировано таким образом, что в одном крайнем его положении (фиг. 1) углубление 16 в стержне находится напротив канала 4 для ввода проб, а в другом крайнем положении (фиг. 2) — напротив патрубка 10 для вывода паров фракции высококипящих компонентов в хроматографическую колонку 12.

В соответствии с предлагаемым способом устройство работает следующим образом.

В положении транспортера 15, изображенном на фиг. 1, пробу анализируемой жидкости шприцем вводят в испаритель 1, через мембрану 5 из самоуплотняющегося материала и осаждают в углубление 16 транспортера 15. В этой части испарителя температуру поддерживают такой, чтобы испарилась только часть пробы, содержащая легкокипящие компоненты (T> — — 50 —: —:150 С). Пары легкокипящих компонентов потоком газа-носителя увлекаются в хроматографическую колонку 11, где компоненты этой фракции смеси разделяются, и на выходе колонки 11 разделенные компоненты смеси детектируются детектором 13.

Затем транспортер 15 переводят во второе рабочее положение (фиг. 2), в котором остатки пробы переносятся в горячую зону испарителя (Т вЂ” — 350 —:500 С), где происходит испарение высококипящих компонентов пробы. Пары высококипящих компонентов потоком газа-носителя увлекаются в хроматографическую колонку 12, где компоненты этой фракции смеси разделяются, и на выходе колонки 12 разделенные компоненты смеси детектируются детектором

14. Температура Т> в горячей зоне испарителя должна быть достаточна, чтобы испарить остатки пробы, перенесенные транспортером 15 в эту зону.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа, ког да анализу подвергаются обе фракции смеси. В некоторых случаях интерес может представлять состав только одной фракции многокомпонентной смеси (фракция легкокипящих компонентов, или фракция высококипящих компонентов). В таких случаях пары фракции компонентов, не представляющих интереса для анализа, могут выво- Ill f43 диться из испарителя 1, минуя соответствующую хроматографическую колонку, и выбрасываться в атмосферу или дренажную емкость.

Способ позволяет сократить время анализа в 2,0 — 2,5 раза за счет того, что время анализа в нем определяется только временем хроматографического разделения фракции высококипящих компонентов (легкокипящие компоненты разделяют одновременно с высококипящими). При этом разделение каждой фракции проводится в оптимальных для данной фракции условиях (тип сорбента, температура, которая может изменяться во времени по заданной программе, скорость потока газа-носителя и т. д.). Кроме того, предлагаемый способ позволяет разработать такую конструкцию газового хроматографа, которой исключается влияние газовых выделений мембраны из самоуплотняющегося материала на точность хроматографического анализа, так как мембрана 5 находится на зоне относительно низкой температуры (5 †: 150 С).

Экономический эффект от использования предлагаемого способа только в одном хроматографе типа «Хрусталь 5002» по предварительным расчетам (см. приложение 1) составит 3,9 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Способ хроматографического анализа, по которому пробу жидкой смеси вводят в испаритель, испаряют, потоком газа-носителя пары пробы выводят из испарителя в хроматографическую колонку, где компоненты смеси разделяются, и разделенные компо5 ненты детектируют, отл ич а ющи йся тем, что, с целью сокращения времени анализа путем раздельного хроматографирования фракций высококипящих и низкокипящих компонентов, испарение пробы в испа10 рителе проводят в два этапа, на первом испаряют первую фракцию низкокипящих компонентов, а затем остатки пробы переносят в зону испарителя с более высокой температурой и испаряют вторую фракцию

15 высококипящих компонентов пробы, причем вывод из испарителя обеих фракций компонентов смеси, испаренных на каждом этапе, производят. раздельными потоками газаносителя, переводят обе фракции в разные

20 колонки, находящиеся при разных температурах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии Мо 1178226, кл. G 01N

25 31/08, 1970.

2. «Газовая хроматография». Сб. статей.

Под ред. А. А. Жуховицкого. ИЛ. М., 1961, с. 202 — 211.

3. Патент США № 3201922, кл. G 01N

ЗО 31/08, 1965 (прототип).

Составитель Г. Винокурова

Редактор О. Филиппова Техред Л. Куклина Корректоры: Т. Трушкина и P. Беркович

Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2