Устройство для люминесцентно-хроматог-рафического анализа газовых и жидкихсред

 

Союз Советскми

Соцмапметмческми

Республик

К АВТОРСКОМУ :ВИДЕТИЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву—

Э (54)М. Кл-.

С; 01N 31Г08 (22) Заявлено 31.05,78 (21) 2622109/25 с присоединением заявки М

1 (23) Приоритет йеудеретееиию ееквтет

СССР ее делам изебретеиий и етиритий (53) УДК 543 544 (088,8) Опубликовано 23,04.81; Бюллетень М 15

Дата опубликования описания 27,04,81 (72) Авторы изобретения

А. С. Пономарев и Ю. И. Фабелинский

Ордена Ленина институт геохимии и аналитичеРйой химии им. В, .И, Вернадского АН СССР (71) Заявитель

Ф .»

» 1 м (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ГАЗОВЫХ

И ЖИДКИХ СРЕД Изобретение относится к автоматиче- скому инструментальному анализу, в ча- стности к устройствам для люминесцентно-хроматографического анализа газообразных и жидких проб, сочетающим гаэохроматографическое разделение и идентификацию по 5 спектрам люминесценции и может- найти широкое применение для анализа и контроля качества природных вод, технологи- ческих растворов и т.д.

:10

Известны устройства для люминесцент- нохроматографическ ого анализа, предназначенные для прямой идентификации индивидуальных веществ непосредственно в процессе хроматографического разделения с выделением компонентов как в газообразном, гак и в жидком состояниях, содержащие газовый хроматограф и люминесцентный спектр, соединительным звеном между которыми служит короткая капиллярная трубка для подачи разделенкых веществ иэ хроматографической колонки .в газовую проточную .кювету спектро метра (lg.

Однако идентификация по спектру компонентов в газовой фазе, выходящего иэ

I хромагографйческо11 колонки, вьеэывает ! ряд принципиальных затруд нен ий: спект-! ры люминесценции зависят or условий их снятия, энергии облучающего света, давления и т.д. Кроме гого, квантовый выход люминесценции компоненты в газообразном состоянии обычно ниже, чем в растворе или в твердом состоянии. Так как, кроме того, хроматографическое разделение приводит примерно к десятикратному уменьшению объемной концентрации, то получение спектра вещества в газообразном состоянии приводит к значительному усложнению комплектуощей оптической аппаратуры из- а требования особенно высокой чувствительности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устрой,ство для люминесцентнo-хроматографичеt ского анализа веществ газовых и жидких сред, содержащее газовый хроматограф, связанный соединительным узлом с люми824038 4 жащей герметический корпус 5 и расположенную внутри него врашаюшуюся многогранную призму 6 с основанием, пер пендикулярным оси вращения. Призма 6 закреплена на теплопроводяшем стержне

7, помещенном в охлаждающий резервуар, о например сосуд Пюара и посредством реод дуктора 8 и шагового искателя 9 соедий иена с программным устройством 2 xpotî матографа, управляемым. or детектора.

Капилляр 10 соединяет газовый хроматограф с корпусом спектральной кюветы, закрытым пробкой 11.. Внутренний объем кюветы сообщается с атмосферой через каналы 12, .выходные отверстия которых расположены у оптических окон 13. ть Корпус кюветы, крышка пробки с кольцевым уплотнением 14, пробка 15 изготовлены из текстолита, фторопласта и пенопласта, соответственно. Ввод 16 с а гибкой шиной 17 соединяет концевую часть капилляра с низковольтным трансформатором.

Устройство работает следующим оба" 5 разом.

Выходящие их хроматографической колонки компоненты последовательно вымораживаются на гранях многогранной призмы 6, соединенной с теплопроводящим стержнем 7, опущенным в сосуд Qroapa с жидким азотом. Призма 6 при выходе очередного компонента поворачивается через редуктор 8, соединенный с шаговым искателем 9, управляемым or программного устройства 2, на соответствую35 щий угол для осаждения на грань компонента. Угол. поворота многогранной призмы равен 360, где p — число граней призмы 6.

Йля предотвращения конденсации части

40 компонент на выходном конце капилляра

10 к нему подведено напряжение от низковолЬтного трансформатора, что обеспечивает нагревание конца капилляра 10 вследствие собртвенного омического со45 противления до температуры 200-300 С. о

3 несцентным спектрометром. Соединительным звеном служит барботер-смеситель.

Выход барботера-смесителя соединен с проточной кюветой люминесцентного спектрометра для жидких сред 12j.

О@како концентрация растворенных в потоке растворителя веществ зависит or скор сти растворителя, последнюю необходимо п держивать постоянной во времени с высоко точностью, что при небольших расходах (. с.50 мл/мин) весьма сложно. Кроме того, этому устройству присущи следующае недостатки:

1. Спектры люминесценции снимаются при относительно высокой (комнатной) температуре,.когда они носят диффузный характер; т.е. чувствительность и точнос идентификации значительно ниже, чем для опежтров, снятых при более низких темпе . ратурах.. . 2. Скорость развертки спектра должн быть, по крайней мере, на порядок выше жороети прохождения хроматографического икка, иначе ход концентрации компонента будет отражаться на форме спектр иьной кривой.

3. При прохождении пика" концентра ции компонента через проточную кювету оиектрометра спектр люминесценции снимается только в части вещества, находящегося в .данный момент,в кювете.

4. Условие снятия максимального сиг нала дня этого устройства состоит в том чтобы газовый компонент был растворен в минимальном количестве растворителя, ио это приводит к диффузному смешению соседних пиков компонент, что ухудшает возможности идентификации.

Цель изобретения - повьппеиие чувстэиеельности и точности определения за счет идентификации разделенных компо.нентов в твердой фазе.

Поставленная цель достигается тем, :что соединительный узел содержит гарме тичный корпус и расположенную внутри него вращающуюся многогранную призму с основанием, -перпендикулярным оси. : вращения, и закрепленную на теплопроводящем стержне, который помещен в ре. резвуар е охлаждаюпжй жидкостью. ,На фиг. 1 изображена принцИйиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит газовый хроматограф 1 с программным устройством 2, @вязанного соединительным узлом 3 с 55 юоминесцентным спектрометром 4. Соединительный узел 3 выполнен в виде спектральной кюветы-криостата, содерГерметичность кюветы с целью предотвращения конденсации атмосферного

С0 паров воды и т.д.. достигается поддерживанием небольшого избыточного дав ления в корпусе кюветы путем дросселирования паров испарившегося азота через каналы 12. Кроме того, пары азота, выхо-, дя в атмосферу, обдувают оптические окна снаружи, предотвращая тем самым их эапотевание. Отверстие внутри призмы и теплопроводящего стержня служит для заправки сосуда дьюара.

38 6 ющим наибольшими индивидуальными различиями»

2. За один .Йроматографический анализ обеспечивается отбор 20-30 комноцентов для снятия кваэилинейчатых спектров, т.е. в твердой фазе api низких температурах и в автоматическом режиме измерений.

3. Исключаетея влияние хода, концент рации при сохранении практической единоиременности хромать рафического и люминесцеитн ого анализа многокомпонентиой пробы, 4. Простотой герметизации кюветы из быточным давлением.

5. Анализируется одновременно все количество вещества, содержащееся в agie компонента, что приводит к овышенйю чувствительности и точности определения.

Формула изобретения

Устройство для люминесцентно-хроматографического анализа газовых и жидких сред, содержащее газовый хроматограф, связанный соедииитепьным узлом с люминесцентным снектрометром, о т л и ч аю m е е с я тем, что, с цМью повышения чувствительности и точности анали-за эа счет идентификацйи разделенных компонентов в твердой фазе, соединительный узел содержит герметичный корпус и располекенную внутри него с воэможностью вращения многогранную призму с основанием, перпендикулярным осн враще иия, и закрепленную на теплопроцодящем стержне, помещенном в оклаждающнй ре зервуар.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.МаВ.С1нМ, Ас а, 1977, ¹ 1,, р. 9-19.

2. Метоаа - cayraaxa в газовой хро матографии. М., Мир, 1972, с. 383— 386 (прототип).

5 8240

Процесс снятия спектральных характеристик в автоматизированном режиме зависит от того, применен ли в комплектую щем хроматографе детектор концентрации, работающий беэ разрушения молекул ком;понента (-. катаромезр, детектор по элекгронному захвату и т.д.) или детектор с разрушением молекул анализируемого ве-. щества (например, пламенно -ионизационный). В, первом случае программное.уст- 10 ройство 2 включает шаговый искатель

9 при появлении в цепи измерения сцгнала, в 3-4 раза. превышающего уровень шумов, что соответствует появлению компонента. !%

После прохождения пика компонента грань призмы продолжает смываться чис-. тым газом-носителем. При появлении следующего компонента подставляется сле-. дующая грань. При детекторах второго ти» рр па процесс осуществляется в две стадии: вначале снимается только хроматограмма, . причем в программном устройстве автоматически фиксируются времен выхода пиков, затем производят вторичный запуск д пробы при выключенном детекторе, в соответствии со снятой программой. Подбор соответствующего спектра для идентификации проводят по каталогу спектров визуально или с помощью ЭВМ, в память котор ой они заложены.

В предлагаемом устройстве разделенная на компоненты в газовом хроматографе, смесь неизвестного cocrasa, т.е. оаределенная количественно, но не качеств

;венно, направляется в кювету-крностат для последовательного вымораживанМ в твердую фазу на гранях охлаждаемой массивной призмы н последующей идентн фикацин отдельных компонент по спектрам люминесценции при низкой температуре и всего вещества компонента сразу.

Таким образом, предлагаемое yerpo6cr-. во обладает следующими преимуществами перед известными:

1. Идентификацию компонент смеси ве45 дут по квазилннейчатым спектрам, облада