Способ анализа многокомпонентных газовых смесей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >935783 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23. 10. 80(21) 2995354/23-25 с присоединением заявки Йо . (23) Приоритет

Опубликовано 1506.82. Бюллетень ) (о22 (И)М Кл з

G N,31/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

{53) УДК 543.544 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 06. 82

Ю.М.Лужков, В.С.Торопцов, A.A.Ïoïoí и С.К.Сергеев. (72) Авторы изобретения

t.

j5

» °

1 (7() Заявитель (54) СПОСОБ АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ

ГАЗОВЫХ СМЕСЕЯ

Изобретение относится к способам анализа газовых смесей и может быть использовано в химической и нефтехимической технологии, пищевой, фармакологической.и медицинской про. мышленности для охраны окружающей среды и в научном приборостроении.

Известен многопараметрический вычислительный способ автоматического анализа многокомпонентных производственных растворов, а также газовых смесей, заключающийся в автоматическом измерении нескольких (по числу контролируеьых компонентов) интегральных параметров и в последующем автоматическом вычис,лении каждого из компонентов путем решения системы уравнений, выражающих зависимости между измеряемыми параметрами и концентрациями контролируемых компонентов 113 .

Недостатком этого способа является необходимость использования неселективных детекторов (датчиков), число которых равно числу компонентов, образующих анализируемую газовую смесь, а следовательно, и необходимость заранее знать состав . газовой смеси, что резко сужает границы применения метода.

Наиболее близким к предлагаемому является способ анализа многокемпонентных газовых смесей, прн котором анализируемую смесь подают в хроматографическую колонку, где компоненты смесей разделяют в режиме. фронтальной хроматографии, и разделенные компоненты детектируют на выходе хроматографической колонки (23.

Недостатками известного способа являются малая достоверность, избирательность и точность анализа, вследствие чего этот способ практически не находит применения.

Цель изобретения — повышение достоверности, избирательности и точности анализа.

Указанная цель достигается тем, 20 что согласно способу, при котором анализируемую смесь подают в хроматографичвскую колонку, где компоненты смеси разделяют в режиме фронтальной хроматографии, и разделенные

25 компоненты детектируют на выходе хро матографической колонки, детектирование компонентов смеси осуществляют с помощью нескольких неселективных детекторов,,в которые одновре30 менно подают анализируемый газ с вы93578 хода хроматографической колонки, при этом снимают серию показаний детекторов во времени до тех пор, пока показания детекторов станут постоянными, и по разности показаний детекторов в каждые два последовательных 5 .момента измерения и данным анализа градуировочных концентраций определяемых компонентов судят о наличии и концентрации компонентов, образую. щих смесь. 10

Пример . Проводится эксперимент по анализу многокомпонентной смеси, в качестве которой использована смесь низкомолекулярных аминов: диэтиламин (С 1Н )1ИН); этиламин (С1Н5ИН )); диметиламин ((СНq)qNH) и метиламин (CH3МН <) в азоте ГОСТ

9293-74 . Смесь готовится с помощью газодинамической установки 5БО 045000-73. Концентрации компонентов сме-20 си следующие, мгlм г С(с н )1ин 2;

5 Ф.

СС9н ни„1; С(Сна)1мИ 1i СС зМН1 5 °

В каЧестве детекторов используют два сорбционных полупроводниковых пленочных детектора, чувствительные

Таблица

Вещества, †у -, мВ.

Mr (CHS)1 NH

Детекторы (CgHg)qNH CqHgNHq СННН

0,1

0,5

0 5

1,0

0,1

0,4

0,5

011

60 измерение, затем определяется соотношение этих разностей между детекторами, полученное значение сравнивается с соотношением коэффициентов чувствительности детекторов для каждого вещества, использованного при градуировке детекторов. Если для какого-то из этих веществ эти соотношения достаточно хорошо совпадают, то делается вывод о выходе из колонки (б), а следовательно, и наличии в аналйзируемой смеси этого вещества в концентрации, равной коэффициенту пропорциональности между показанием любого из детекторов:и его коэффициента чувствительности к данному веществу. Если для нескольких последовательных измерений установлено наличие выхода из колонки одного и того же вещества, то для определения

его концентрации в смеси концентрации этого вещества, полученные для каждого измерения, складываются.

На чертеже представлена структурная схема устройства, с помощью которого проводился эксперимент.

Устройство содержит газодинами» ческие установки 1-4, служащие для создания определенных концентраций диэтиламина, этиламина, диметиламина и метиламина в азоте, смеситель газов 5, служащий для получения многокомпонентной газовой смеси, препаративная хроматографическая колонка 6, первый 7 и второй 8 сорбционные детекторы, эжекторный .побудитель расхода газа 9.

Интервал времени между двумя последовательными моментами снятия показаний с детекторов д1, исходя из аПриорных данных о сорбции анализируемых веществ на использованном сорбенте, 1 с.

Для каждого измерения определяется разность между показаниями детекторов 7 и 8 в данное и предыдущее элементы которых изготовлены на основе поливинилового спирта, реагирующих на амины и вещества с С-Н и

Н-Н связями. В рецептуру чувствительного элемента одного из детекторов для изменения его чувствительности к компонентам смеси по сравнению с другим детектором вводят трехвалентное железо, которое по данным у-резонансной спектроскопии образовало поверхностные комплексы с дитизоном (Сд HgNHNHC (=8) Б=БС<, Н ), входящим в состав чувствительного элемента.

В качестве препаративной колонки используют стеклянную трубку длиной

l,2 м, заполненную сорбентом, изготовленным на основе алюмогеля. Анализируемый газ подается со скоростью

10 л/ч. Перед проведением эксперимента определяется. чувствительность детекторов к компонентам смеси. В табл.1 приведены значения коэффициентов чувствительности детекторов к разным низкомолекулярным аминам.

Результаты обработки сведены в табл.2.

935783

Таблица. 2

1)1Г 1

Показатели

Показание детектора 91 (7) 0 0,5 2,27 2,5 3,5 2,5 3 0 3,0 3,0 3,5 3,5 3,5

Показание детектора 92 (8) 0

0,5 0,68 0,7

0,7

Разность показаний детектора 1

0,5 1,77 0,23 0

0,5 0,18 0,02 0

0,5 0 0 0 5 0 0 детектора 2

0 0 2,0 0 0

0,1

10 10

1 1

1

Соотношение показаний

Диэ тил- Этиламин амин

Ме тиламин

Диметиламин

Вещество

1,79. 0,215

Концентрация учитывая, что погрешность аттестации исходной смеси находится на уровне.10%, точность результатов анализа более чем удовлетворительна.

Анализ этой смеси способом газовой хроматографии был бы менее эффективным, так как достичь полного разделения столь близкого набора веществ практически невозможно, а наложение пиков привело бы к погрешности анализа на уровне 30-50%. Кроме того, учитывая разбавление пробы, данные микроконцентрации можно проанализировать только на пределе чувствительности электронно-захватного детектора и это привело бы к возникновению дополнительных по- 45. грешностей из-за детектирования на пределах чувствительности.

В предлагаемом способе разделение веществ происходит без разбавления пробы, что снижает требования .к чувствительности детектора и позволяет на тех же детекторах получить чувствительность в 10-20 раз вышеу появляется возможность решать задачи анализа смесей, компоненты которых имеют различную физико-химическую природу и компоненты которых нестойки к воздействию температуры в хроматографической колонке (ферменты, белки, нестециды и др.).

Формула изобретения

Способ анализа многокомпонентных газовых смесей, при котором анализи0,7 0,8 0,8 0,8 2,8 2,82,8 руемую смесь подают в хроматографическую колонку, где компоненты смеси разделяют в режиме фронтальной хроматографии, и разделенные компоненты детектируют на выходе хроматографической колонки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью. повышения достоверности, избирательности и точности анализа, детектирование компонентов смеси осуществляют с помощью нескольких неселективных детекторов, в которые одновременно подают анализируемый газ с выхода хроматографической колонки, при этом снимают серию показаний детекторов во времени до тех пор, пока показания детекторов станут постоянными, и по разности показаний детекторов в каждые два последоватмтьных момента измерения и данным анализа градуировочных концентраций определяемых компонентов судят о наличии и концентрации компонентов, образующих смесь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Попов P.Á. Многопараметрический вычислительный метод автоматического анализа многокомпонентных растворов, Сб. Автоматизация химических производств. Киев, ™Наукова Думка, 1964, с. 65.

2. IJaA Г. Теоретические основы хроматографии газов. М., ИЛ, 1963, с. 19-27 (прототип).

935783

Составитель Э . Скорн яков:

Редактор М.Петрова Техред И. Гайду Корректор Н.Стец

Заказ 4198/44 Тираж 887 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