Аппаратура - Определение теплоты и энтропии адсорбции или растворения на основе хроматографических данных
На рис. 8 изображена схема газового хроматографа ХЛ-4. Выходящий из баллона газ-носитель проходит через осушитель 3, дроссель 4, ротаметр 5 и попадает в одну из двух камер детектора 8 (в камеру сравнения). Затем выходящий из камеры сравнения газ-носитель проходит через кран-дозатор, с помощью которого вводится исследуемая проба. В хроматографической колонке 7 происходит разделение компонентов, которые в определенной последовательности выходят в рабочую камеру детектора 8.
В качестве детектора чаще всего применяется катарометр, т. е. прибор, основанный на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от теплопроводности окружающей среды (элюента, газа-носителя, содержащего исследуемые компоненты).
Рис. 8 Схема газового хроматографа ХЛ-4: 1- баллон с газом-носителем; 2 - редуктор; 3 - осушитель газа; 4 - дроссель; 5 - ротаметр; 6 - кран-дозатор; 7 - колонка; 8 - детектор (катарометр); 9, 10 - термосопротивления;11 - источник питания; 12 - регистратор; 13 - измерительный блок; 14 - блок термостатирования
На рис. 9 показана схема измерительного моста катарометра.
Рис. 9 Схема измерительного моста катапрометра: R1 - переменное сопротивление; R2 - термосопротивление рабочей камеры сравнения детектора; R3 - термосопротивление камеры сравнения детектора; R4, R5 - постоянные сопротивления
Принцип действия катарометра заключается в том, что количество тепла, отводимого от накаленной нити, зависит от теплопроводности газа, омывающего нить. Детектор настраивается таким образом, чтобы при прохождении через обе камеры катарометра газа одинакового состава выходной сигнал моста был равен нулю. Если состав одного из потоков меняется, нарушается электрическое равновесие, между точками а и b возникает разность потенциалов и появляется сигнал детектора, передающийся через усилитель в регистрирующее устройство (обычно самопишущий потенциометр), перо которого, отклоняясь от нулевой линии, выписывает хроматограмму. В зависимости от соотношения теплопроводности газа-носителя и определяемого вещества пик последнего может лежать по ту или иную сторону от нулевой линии. Так при работе с гелием обратные пики дает водород, теплопроводность которого больше, при работе же с азотом - водород, гелий, метан и другие газы-носители.
В нашей стране и за рубежом выпускают хроматографы самого различного назначения. Определение газообразных и жидких проб с температурой кипения до 200°С (ХЛ-4), до 300°С (УХ-1), до 500°С (хроматограф "Пай"), до 400°С (хроматограф "Цвет"), с программированием температуры и печью для конверсии элюата (ЛХМ-5, ЛХМ-7а) и др. Хроматографические колонки готовят из металлических или стеклянных трубок соответствующих размеров, придавая им различные формы (рис. 10). Колонки бывают прямые, U - или W-образные и спиральные. Преимуществом спиральных колонок является то, что они компактны и помещаются в термостатах сравнительно небольших размеров. Длина колонки выбирается в зависимости от состава смеси и может достигать размеров от 10 см до 20 м. В каждом отдельном случае оптимальный размер колонки находят эмпирическим путем, поскольку до сих пор нет достаточно точных теоретических методов ее расчета. Диаметр аналитических колонок колеблется от 3 до 8 мм. Колонки диаметром 20 мм и больше применяют лишь для препаративных целей.
Рис. 10 Хроматографические колонки: а - стеклянная U-образная; б - металлическая W-образная; в - спиральная; г - плоская спиральная
Заполнение прямых колонок сорбентом не представляет трудностей. Важно, чтобы столбик наполнителя не имел разрывов. Труднее наполнять спиралеобразные колонки, особенно металлические. Поэтому рекомендуют скручивать металлические колонки в спираль после их заполнения.
Важной разновидностью хроматографической колонки является капиллярная колонка. При небольшом внутреннем диаметре колонки (0,1 - 1,0 мм) она имеет длину от 10 до 50 м. Для компактности колонке придают вид спирали, наматывая ее на катушку. В таком виде колонка занимает мало места и легко помещается в термостат. Капиллярные колонки изготавливаются из стекла, полиэтилена или нержавеющей стали. В капиллярной колонке нет пористого сорбента, и неподвижная жидкость наносится непосредственно на внутренние стенки капилляра. Для этого жидкость растворяют в летучем органическом растворителе, прокачивая раствор через капилляр, и испаряют растворитель продувкой чистым инертным газом. Толщина слоя неподвижной фазы составляет 3 - 5 мк. Иногда применяют двухступенчатые колонки, последовательно соединенные; в таких случаях пользуются разными жидкими фазами. Капиллярные колонки применяют и в газо-адсорбционной хроматографии. В этом случае для увеличения адсорбирующей поверхности на стенках капилляра создается пористый слой или наносится другой сорбент.
Капиллярные колонки широко применяются при анализах малых количеств веществ (до 10-6 г и менее).
Дозаторы. К приспособлениям, применяемым для ввода пробы (дозаторам), предъявляют следующие требования: минимальный объем, отсутствие мертвого пространства, химическая инертность поверхности материала дозатора и неспособность ее сорбировать анализируемые вещества, введение пробы без нарушения режима работы в целом (поток газа-носителя не должен прекращаться, условия введения пробы должны быть стандартными и обеспечивать хорошую воспроизводимость анализа).
В газо-жидкостной хроматографии величина пробы колеблется от 0,1 до 1 мкл, а в газо-адсорбционной хроматографии - от 10 до 100 мл. Для капиллярной колонки количество вводимого вещества составляет 0,1-1 мкл.
Температура дозатора должна обеспечивать быстрое испарение вводимого вещества и, как правило, должна быть выше температуры колонки и детектора на 50 - 100°.
Способ введения пробы является весьма важным условием для разделения. Для введения проб газа обычно применяют систему, в которой известный объем газа отсекают кранами. Затем систему соединяют с колонкой и проба быстро вымывается в колонку. Часто применяют ее микробюретку, медицинский шприц для введения не только жидкости, но и газов.
В автоматических хроматографах пробу жидкости предварительно быстро испаряют и уже в виде газа вводят в колонку, поэтому перед колонкой имеется испаритель с предварительным подогревом пробы, в котором температура на 30 - 100° выше температуры колонки.
Пробы твердых веществ вводят или в расплавленном состоянии, или растворенными в каком-нибудь растворителе, аналогично жидким пробам. В некоторых случаях анализа агрессивных примесей вещество помещают в специальный капилляр, который вводят в устройство для раздавливания ампулы.
Детекторы. Наличие и количественное определение содержания фракций в газе-носителе определяют с помощью различных приборов-детекторов. Существующие способы детектирования подразделяются на дифференциальные и интегральные. Детектор, измеряющий мгновенные концентрации, называется дифференциальным детектором. Интегральный детектор непрерывно измеряет суммарное количество пробы, вышедшее из колонки с момента начала анализа.
К дифференциальным детекторам относятся приборы, основанные на измерении физических величин: теплопроводности, плотности газа, теплоты сгорания, диэлектрической постоянной, ионизационно-пламенные, радиационные и др.
Чаще всего в газовой хроматографии применяется детектор, регистрирующий изменение теплопроводности газа, называемый катарометром (рис. 9).
Более чувствительными дифференциальными детекторами являются ионизационные, измеряющие ток, проходящий через ионизированный газ между двумя электродами, к которым приложено постоянное напряжение. Ионизация выходящего из колонки газа производится либо в водородном пламени, либо посредством облучения - лучами (в этом случае в качестве газа-носителя применяют аргон).
Примером детекторов интегрального типа может служить бюретка с раствором едкого кали. В этом случае в качестве подвижной фазы применяется двуокись углерода. Выходящие из колонки в потоке газа-носителя компоненты исследуемой пробы поступают в бюретку. Двуокись углерода полностью поглощается щелочью, а компоненты исследуемой пробы собираются над щелочью и измеряются с помощью бюретки.
Похожие статьи
-
Адсорбенты Применяемые адсорбенты характеризуются адсорбционной активностью, истинной и насыпной плотностью, удельной поверхностью общим объемом пор и их...
-
Теплотой нейтрализации называется количество теплоты, выделенное при взаимодействии 1 моля эквивалента какой-либо кислоты с 1 молем эквивалента...
-
Теплота нейтролизация растворение соль Интегральной теплотой растворения называют теплоту, выделенную или поглощенную при растворении 1 моля вещества в...
-
Общая схема исследования: 1. Составление среднего образца. 2. Извлечение пестицидов из пробы. 3. Очистка экстракта. 4. Анализ экстракта. Прием образцов в...
-
В термодинамике понятие "энтропия" было введено Р. Клаузиусом (1865), который показал, что процесс превращения теплоты в работу следует общей физической...
-
Разработка алгоритма нахождения входного потока заявок в имитационной модели контрольно-пропускной системы на основе статистических данных В наши дни...
-
Воздушная известь - одно из древнейших вяжущих, широко применяемых в строительстве и промышленности. Известь - продукт умеренного обжига кальциевых и...
-
Технология получения стекла Технология получения стекла состоит из двух производственных циклов. Цикл технологии стекломассы включает операции: А)...
-
Определение мышьяка., Свойства мышьяка - Мышьяк, висмут и сурьма
Качественной реакцией на мышьяк является осаждение желтого сульфида As2S3 из солянокислых растворов. Следы определяют реакцией Марша или методом...
-
Энтропия. Движущее начало химических процессов - Химическая термодинамика. Термохимия. Решение задач
Убедившись в полезности знания тепловых эффектов химических превращений, мы, тем не менее, не смогли ответить на вопрос: "Почему одни химические реакции...
-
Методика: расворяют 50 мг анализируемого вещества в гексане R, затем разбавляют до 50,0 мл тем же растворителем. Эталонный раствор (А): растворяют 50 мг...
-
Основные показатели качества природных вод - Химия воды
Температура -- физический показатель качества воды. Температура воды поверхностных водоисточников в зависимости от сезона года изменяется от 0 до 30°С....
-
Детекторы для ВЭЖХ - Высокоэффективная жидкостная хроматография
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) используется для детектирования полярных нелетучих веществ, которые по каким-либо причинам не могут...
-
Исходные данные - Расчет трансформаторов теплоты
Потребность предприятия в захоложенной воде с учетом ее потерь составляет V = 80 м 3/ч. Вода выходит из технологических аппаратов с температурой T1 = 30...
-
Определение необходимого объема выборки - Основы эконометрики
В практике проектирования выборочного наблюдения возникает вопрос о необходимой численности выборки, которая необходима для обеспечения определенной...
-
Программное обеспечение, Первичная обработка экспериментальных данных - Основы качественного анализа
На компьютерах кафедры общей и неорганической химии все необходимое установлено, а если Вы предполагаете выполнять работу на своем компьютере, то...
-
В инвестиционной практике постоянно приходится считаться с корректирующим фактором инфляции, которая с течением времени обесценивает стоимость денежных...
-
Целью курсовой работы является эффективная организация работы отдела планирования и экономического анализа Могилевского филиала РУП "Белтелеком"....
-
Адсорбция Лэгмюра и Фрейндлиха
Адсорбция. Изотермы адсорбции Лэгмюра, Фрейндлиха. Уравнение БЭТ и его анализ Поверхностная энергия стремится самопроизвольно уменьшиться. Это выражается...
-
Модель с определением точки заказа - Экономико-математические модели управления запасами
В реальных ситуациях следует учитывать время выполнения заказа Q. Для обеспечения бесперебойного снабжения заказ должен подаваться в момент, когда...
-
Физическое моделирование - Основы научных исследований
Физическими моделированием называется изучение свойств явлений или процессов на физических моделях, заменяющих собою объект, который в таком случае...
-
Что такое гравиметрический фактор F - Основы аналитической химии
Если мы знаем A - навеску анализируемой пробы, b - массу осадка и его состав, то мы можем вычислить содержание определяемого вещества X . X = a*F*100/b...
-
МАЗЕВЫЕ ОСНОВЫ, ЛИПОФИЛЬНЫЕ ОСНОВЫ - Производство мазей
Основа в составе мази является активным носителем лекарственного вещества, влияющим на фармакокинетическую активность, консистентные свойства мази и ее...
-
Задачи и методы качественного анализа - Основы аналитической химии
Обнаружение или, как иногда говорят, "открытие" отдельных элементов или ионов, входящих в состав веществ - это задачи качественного анализа. Качественный...
-
Легирование стали повышает ее антикоррозионные свойства. Например, совершенную стойкость к атмосферной коррозии показывают нержавеющие легированные...
-
Кинетика и катализ, Теоретические основы термического пиролиза - Пиролиз углеводородного сырья
Теоретические основы термического пиролиза Термическое разложение углеводородов представляет собой сложный процесс, который можно представить как ряд...
-
Подготовка к работе - Основы качественного анализа
Выданное количество вещества гораздо больше нужного для анализа. Поэтому ни в коем случае не следует расходовать все. Нужно оставить запас для проверки в...
-
Динамика тел, движущихся с ускорением. - Основы динамики
Есть много случаев, когда тело вместе с опорой приобретает ускорение. Например, при подъеме и опускании грузов. Чтобы для такого случая определить...
-
Газовая хроматография - Основы качественного анализа
Этот метод представляет собой замечательное сочетание методов разделения и количественного анализа, поддающееся полной автоматизации. Смесь газов или...
-
Таблица 2 - Структура сырья в производстве метанола, %. Сырье В мире Беларусь и Россия Природный газ 73,8 70,7 Нефть и нефтепродукты 24,4 4,0 Отходы...
-
Рентгеноспектральный анализ - Основы качественного анализа
Это тоже метод определения элементного состава. Рентгеновские спектры, как и оптические, строго специфичны для каждого элемента, но они возникают при...
-
Электролиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на Электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, который возникает...
-
Основные понятия и определения проблемы прогнозирования - Прогнозирующие системы
Необходимо отметить, что мы рассматриваем прогнозирование в целях планирования производства или управления запасами. Таким образом, наш интерес лежит в...
-
Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ: V=dC/dtV. Факторы, влияющие на скорость химических...
-
Полимер мембрана наполнитель пластификатор "Смешение твердых порообразователей с раствором или расплавом полимера, последующая экструзия и затвердевание...
-
Процесс получения винилхлорида сбалансированным методом из этилена состоит из шести стадий: 1. синтез 1,2-дихлорэтана прямым жидкофазным хлорированием...
-
Теплота сгорания горючих веществ - Принципы горения и взрыва
Горючее, имеющее в своем составе водород, при сгорании образует воду в газообразном состоянии, которая, охлаждаясь, будет конденсироваться. Так как в...
-
Задание и исходные данные Необходимо рассчитать насадочную ректификационную колонну для разделения бинарной смеси диоксан - толуол. GD=1000 кг/ч, xF=45%...
-
Время удерживания (абсолютное) - это отрезок времени, который проходит с момента ввода вещества в колонку до появления максимума пика вещества на...
-
Для всех индивидуальных веществ температура кипения при данном давлении является физической константой. Так как нефть представляет собой смесь большого...
Аппаратура - Определение теплоты и энтропии адсорбции или растворения на основе хроматографических данных