Способ анализа газовой смеси

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (iij928224 (Sl ) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 23 06.80 (21) 2944670/23-25

С 01 М 31/08 с нрисоеанненнем заявки ¹

ВюузвРстввнкьй квнйтвт

СССР ав авлам нзввретвкиа и открытий (23)ПриорнтетОпубликовано 15. 05.82.Бюллетень ¹ 18 (53) УДК 543. .544(088.8) Дата опубликования описания 18.05.82\

Е.Б. Шмидель, Д.Э. Бодрина, Л.И. Каттабйна . В.H. Хохлов

У Г (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектйо- -. конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ АНАЛИЗА ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к газовой хроматографии и может быть использовано в аналитической химии.

Известен способ анализа газовой смеси, заключающийся в пропускании смеси через хроматографическую колон% ку, подаче перед детектором в поток газа-носителя, дополнительного потока паров индикатора и регистрации сигнала. Физические основы метода заключаются в том, что метастабильные атомы в аргоновом детекторе образуются за счет неупругих соударений электронов с атомами аргона. Эффективность этого процесса определяется средней энергией электронов, которая зависит, вообще говоря, от чистоты газа-носителя. Если в аргоне присутствует другой газ, то неупругие столкновения электронов с его молекулами приводят к уменьшению средней энергии электронов и увеличению скорости их дрейфа в направлении поля, что, в свою очередь, вызывает уменьшение скорости образования метастабильных атомов. Наличие"свидетеля", ионизирующегося метастабильными атомами аргона, позволяет фиксировать эти процессы !13.

Существенным недостатком данного способа анализа является относительно низкая чувствительность к веществам, обладающим положительным сродством. к электрону и отсутствием селективности по отношению к этим веществам.

Известен способ анализа, заключающийся в разделении смеси газов в потоке газа-носителя.на хроматографической колонке и добавлении к газовому потоку с разделенными анализируемыми компонентами смеси индикаторного газа и регистрации изменения расхода индикаторного газа (2 J.

Существенным недостатком данного способа анализа является наличие фонового сигнала за счет диффузии индикаторного вещества в поток газаносителя. Флуктуации начального сиг3 92822 нала ограничивают предельную чувствительность данного способа, Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ анализа газовой смеси, заключающийся в пропускании смеси газа-носителя и анализируемого вещества через хроматографическую колонку, ионизации ее с помощью, например, радиоактивного ис" точника, пропускании этой смеси че- 16 рез ионизационную камеру и измерении ионизационного тока (3).

Существенным недостатком данного способа анализа является его относительно низкая чувствительность. 15

Цель изобретения - повышение чу ст ви тель ности . указанная цель достигается тем, что согласно способу анализа газовой смеси„ заключающемуся в том, что про2Î бу анализируемой смеси вводят в поток газа-носителя, подаваемый в хроматографическую колонку, разделяют компоненты смеси, на выходе из колонки

25 разделенные компоненты ионизируют с помощью радиоактивного источника и измеряют ионизированный ток, в качестве газа-носителя используют смесь азота и углеводорода, анализируемые зо компоненты в потоке газа-носителя перед ионизацией нагревают до температуры диссоциации определяемого компонента.

При детектировании веществ, обладающих положительным сродством к электрону, сигнал детектора образуется за счет разницы в подвижности носителей отрицательного заряда и ионов, образующихся при взаимодействии этих носителей с анализируемым веществом. Поэтому для получения сигнала необходимыми и достаточными условиями являются сродство анализируемого компонента к носителю отрицательного заряда и достаточно большая разница в подвижности образованного иона анализируемого вещества и носителя отрицательного заряда. Существует целый ряд веществ, обладающих большим сродством к электрону, но 50 чувствительность к ним детектора захвата электронов относительно мала.

К числу таких веществ можно отнести

НпОл, N<0 и др. Перекись водорода при температуре примерно 200о С разлага;55 ется на воду и кислород. Если в газеносителе имеется примесь органических.веществ, например метана, то ато4 4 марный кислород захватывает электрон и взаимодействует с примесями по следующей схеме:

Н О - Н О + О

1) СН4+ 0-СН30Н 2) 0 + e ООН +вСН ОН CH + 0 СН,ОН

3) СН4 + О - СО + Н О

0 +e- ОСО, + О- СОИон СН ОН" обладает подвижностью существенно меньшей, чем подвижность носителя отрицательного заряда (О ), что позволяет повысить чувствительность к анализируемому компоненту.

Пример. Предлагаемый способ анализа реализуют на базе серийно выпускаемого отечественной промышленностью хроматографа "Газохром 110бЭ".В качестве газа-носителя используется технический азот, расход газа-носителя 40 мл/мин, поддув

60 мл/мин; хроматографическая стеклянная- колонка с Е-30 на хроматоне (5Ф), длиной 1 м, внутренним диаметром 3 мм; температура колонки 100 С; температура детектора 230 С; температура испарителя 150оC

Проводится анализ смеси паров НпОп в азоте в двух случаях: в обычном варианте работы прибора; с добавкой в газоноситель метана (3i).

Чувствительность детектирования возрастает более, чем в 5 раз. Добавка 33 СН,„ в газ-носитель практически не изменяет значения начального тока детектора.

Необходимо отметить, что предлагаемый способ применим практически всегда, когда при диссоциации образуются химически активные атомы или молекулы, которые, химически воздействуя с органической примесью в газе-носителе, образуют вещества, обладающие положительным сродством к электрону.

Формула изобретения

Способ анализа газовой смеси, заключающийся в том, что пробу анализируемой смеси вводят в поток газаносителя, подаваемый в хроматографическую колонку, разделяют компоненты смеси, на выходе из колонки разделенные компоненты ионизируют с помощью радиоактивного источника и измеряют ионизационный ток, о т л и ч а ю928224

Составитель Э. Скорняков

Редактор В. Бобков Техред И, Надь

Корректор Г. Огар а

Заказ 3227/55

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 щ и й,,с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в качестве газа-носителя используют смесь азота и углеводорода, анализируемые компоненты в потоке газа-носителя перед иониэацией нагревают до температуры диссоциации определяемого компонента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гнаук Г. Газовая хроматография.

Сб. переводов, И., Гостоптехиздат, 1968, с. 64-68.

2. Авторское свидетельство СССР

N 575566, кл. G 01 М 31/08, 1973.

3. Lovelok 3 .Е., Lipsky S.R., Electron offinity spectroscopy - а

new method for the identification

of function grous in chemical compounds separated by gas chromato"

graphy. - "Journal of American Chemical Society". 1980, v. 52, р. 431433 (прототип).