Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
В результате движения компонентов по слою сорбента с различной скоростью происходит разделение смеси и локализация компонентов в отдельных зонах слоя. Эти зоны движутся вдоль слоя, и компоненты последовательно вытекают из колонки; их содержание регистрируется с помощью чувствительного детектора.
Таким образом, анализ сложной газовой смеси сводится к анализу ряда смесей более простого состава с последующим пересчетом полученных результатов.
Движение компонентов анализируемой смеси вдоль слоя может вызываться различными факторами, и по этому признаку различают: 4
а) фронтальный анализ, при котором анализируемую смесь пропускают непрерывным потоком через колонку хроматографа.' Вначале из колонки вытекает наименее адсорбируемый компонент в чистом виде, а затем смеси отдельных компонентов в 292
порядке увеличения сорбируемости. Хотя здесь и не происходит полного разделения смеси на отдельные компоненты, разработаны методики расчета ее состава по получаемым хроматограм-мам с использованием данных по адсорбции чистых компонентов;
б) проявительный анализ, когда введенная в хроматограф проба продвигается по слою под воздействием потока газа-носителя, адсорбирующегося хуже всех компонентов анализируемой смеси. При этом компоненты движутся по слою зонами, разделенными зонами чистого газа-носителя;
в) вытеснительный анализ с использованием газа-вытеснителя, адсорбирующегося лучше всех компонентов анализируемой смеси. Компоненты распределяются зонами, которые, однако, примыкают одна к другой и движутся по слою с одинаковой скоростью;
г) хроматографию с термической десорбцией, при которой в колонку вводится проба смеси и осуществляется движение вдоль слоя сорбента теплой зоны (печи); действие последней аналогично действию газа-вытеснителя. Как и при вытеснитель-ном анализе, зоны отдельных компонентов примыкают друг к другу и движутся вдоль слоя со скоростью движения печи;
д) хроматермографию, представляющую сочетание прояви-тельного анализа с термической десорбцией. Здесь зоны отдельных компонентов разделены зонами чистого газа-носителя, но за счет вытеснительного действия печи существенно возрастает четкость разделения;
е) теплодинамическую хроматографию, сочетающую фронтальный анализ с периодическим воздействием температурного поля.
Наибольшее распространение получила проявительная хроматография. В большом числе приборов с успехом используется термический фактор, особенно при анализе малых примесей в газах.
Основными узлами газоадсорбционного хроматографического газоанализатора являются адсорбционная колонка, устройство для дозирования пробы анализируемой смеси и газа-носителя, детектор для определения состава вытекающего из колонки газа.
Хроматографическая колонка. Главные требования к сорбенту— наибольшая селективность адсорбции отдельных компонентов анализируемой смеси. Поэтому сравнительная оценка адсорбентов в отношении пригодности их для анализа конкретной смеси может быть проделана в результате рассмотрения данных по адсорбции чистых компонентов. При анализе смесей, содержащих инертные и сопутствующие им газы, используют активированные угли, силикагель и алюмогель, а также синтетические цеолиты — молекулярные сита типов СаА, №А, СаХ и №Х. Размывание границы зон движения отдельных компо-
293
нентов в значительной степени определяется криволинейностью изотермы адсорбции. По мере приближения изотермы к прямолинейной эффективность адсорбента и четкость зон значительно возрастают.
Так как расстояние между зонами движения компонентов пропорционально длине хроматографической колонки, а ширина зоны — корню квадратному из длины слоя, то общая четкость разделения, качество хроматограммы и, следовательно, эффективность анализа возрастают с увеличением длины слоя. Практически увеличение длины колонки ограничивается гидравлическим сопротивлением слоя.
Площадь сечения слоя не оказывает существенного влияния на процесс разделения и результаты анализа, особенно при достаточно больших объемных скоростях среды. При малых объ-,емных скоростях с уменьшением площади сечения слоя разделение смеси заметно ухудшается.
При очень малых скоростях газа (область молекулярной диффузии) ширина движущихся зон отдельных компонентов не зависит от размера зерен адсорбента, ко с увеличением скорости газа по мере увеличения размеров зерен ширина зон возрастает.
Существенное влияние на четкость разделения оказывают Однообразие частиц по величине и равномерность распределения по слою, определяющие условия диффузии и, следовательно, характер движения зон.
Понижение температуры слоя во всех случаях приводит к увеличению адсорбируемости компонентов смеси и улучшению ее разделения. Большие возможности открывает создание вдоль слоя неоднородного температурного поля, изменяющегося во времени.
Хроматографические колонки изготовляют из стекла, металлов или пластмасс и размещают в термостатах, ограничивающих колебания температуры в пределах ±0,1° С. При термохроматографии или использовании теплодинамического метода термостаты заменяются нагревательными устройствами, изменяющими температурное поле в слое по заранее установленной программе.
