Метод анализа многокомпонентных смесей.

Этот метод основан на разделении компонентов смеси при прохождении через адсорбент- молекулярное сито. Впервые был применён для цветных смесей, а затем и бесцветных.

Через колонку с молекулярным ситом прокачивается газ- или жидкость- носитель. Проба газа (A+B+C) с постоянным объёмом V вводится в колонку и проталкивается газом-носителем. Вследствие разного коэффициента адсорбции ABC скорости их продвижения по колонке различны.

Процесс сорбции многократно повторяется – сито адсорбирует компоненты, а газ-носитель уносит вновь десорбировавшие молекулы. Таким образом, компоненты разделяются по мере движения в колонке. В колонке существуют зоны бинарных смесей, разделённые чистыми газами. Газы будут выходить из колонки впорядку возрастания их молекулярных масс, так как собируемость зависит от молекулярной массы. Скорость движения i-го компонента по колонке определяется скоростью газа-носителя:

, где

- коэффициент определяющий долю i-го компонента в газовой фазе потока, т.е. определяет сорбируемостьi-го компонента в неподвижной фазе. зависит от молярной массы (M), температуры (T) и давления (P) в колонке, а также от физико-химической природы сита. Время удерживания - время движения компонентов по колонке:

, где

L- длина колонки

Распределение концентрации компанентов на выходе и в колонке близко к нормальному вследствие процессов диффузии.

 

 

После процесса разделения концентрация изменится любым известным способом.

Схема газового хроматографа:

1- Блок очистки и стабилизации давления и расхода

2- Дозатор газа

3- Хроматографическая колонка

4- Детектор или первичный преобразователь (ПП)

5- Самописец

6- Управляющее устройство

На выходе детектора фиксируется временное распределение сигналов концентрации компонентов ABC.

Это распределение носит название хромотограмма.

Время появления каждого компонента определено заранее во время калибровки. Концентрация определяется либо по интенсивности пиков, либо по их площади.

 

Элементы конструкций хромотографов:

1. Дозаторы, обычно золотникового типа.

Смещение пластины вправо вносит анализируемый газ в поток носителя.

 

2. Колонки:

- прямые

 

- V-образные

 

- спиральные

 

Материал: сталь, медь, стекло. Диаметр ø=2 – 6 мм. Длина l= 0.5 – 20 м. Наполнители колонок: активированный уголь, молекулярные сита (цеолит), силикогель (SiO₂), алюмогель (Al₂O₃) в виде гранул 0.1 – 0.5 мм.

 

3. Детекторы:

- термокондуктометрические

- ионизационные

- пламенно-ионизационные

S_i- площадь пика на хроматограмме

Принцип действия основан на использовании ионной проводимости газов в результате сгорания в атмосфере H₂. В поле газа два электрода находятся под потенциалом 100 – 200 В/см. Водород сгорая не даёт ионов, а другие газы резко увеличивают ток. Малейшая зависимость тока определяется наличием атомов углерода в сгоревшем газе.

Требования к детекторам:

- высокая чувствительность

- линейность

- равная чувствительность к компанентам

Метрологические характеристики: относительная погрешность ± 2 – 5 %; диапазон измерения 10^-5 – 100 %; температура анализа 40 – 300 ˚С.