Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Пробу газовой смеси требуемого объема переводят из бюретки в пипетку для поглощения углекислого газа и определяют его содержание по разности объемов пробы до и после связывания С02. Таким же образом определяют содержание кислорода в пробе после связывания его раствором пирогаллола. Затем от оставшейся пробы отбирают 25 мл и переводят газ в адсорбционную колонку. Через колонку пропускают СОг со скоростью 50 мл/мин. Отсчеты объема вытекающего из колонки газа осуществляют каждые 30 сек.
Первая фракция содержит водород, метан и легкие инертные газы. Разделение этой фракции осуществляется в дополнительной колонке, заполненной активированным углем или цеолитами [15]. После выделения первой фракции включают мотор, перемещающий печь вдоль колонки с силикагелем сверху вниз с определенной скоростью. Происходит последовательное выделение компонентов анализируемой смеси в пипетки, и измеряется их количество.
Для полного определения состава смеси необходимо от 5' до 200 мл пробы, продолжительность анализа 15—60 мин, его чувствительность 0,05—0,1%, относительная погрешность ±4% верхнего предела измеряемой концентрации. Прибор может быть приспособлен для непрерывного анализа.
В универсальном хроматермографе УХТГ-1 [16] установлены три хроматографические колонки: с силикагелем; с диатомитом, .пропитанным растворителем; с активированным углем или цеолитом. Таким ^образом, в этом приборе одновременно используются три варианта анализа: хроматермография, газо-жидко-стная и газоадсорбционная хроматография, что позволяет анализировать сложные смеси, включающие компоненты, значительно различающиеся по летучести: водород, инертные газы и углеводороды до октана. Используются термокондуктометри-ческий и термохимический детекторы. .Для анализа требуется 1—25 мл газа.
Для непрерывного определения содержания инертных газов в кислороде разработан хроматограф с использованием тепло-динамического метода анализа [17]. В приборе ХТДК на анализируемую смесь одновременно воздействуют поток газа-носителя (проявителя) и движущееся в том же направлении температурное поле, в котором температура понижается в направлении потока. Проявителем служит, сам анализируемый газ, непрерывно поступающий в адсорбционную колонку. Градиент температуры, создаваемый печью, приводит к сжатию зон отдель-
297
ных компонентов. Это же температурное поле подготавливает адсорбент к следующему анализу. В качестве детектора использована термокондуктометрическая ячейка.
Анализируемая смесь с постоянной скоростью поступает в печь с пиролюзитом, где при 500—550° С происходит окисление углеводородов. Газ направляется в колонку, выполненную из трубки диаметром 7,5 мм в форме незамкнутого кольца, где на активированном угле марки СКТ адсорбируются криптон и ксенон. Фронт сорбционной волны продвигается вдоль хромаго-графической колонки, и в этом же направлении движется кольцеобразная трубчатая электропечь, создающая температурное поле с линейным градиентом 4,5 град/см. Печь догоняет полосу адсорбированного криптона, сжимает и ускоряет ее движение до тех пор, пока скорости движения полосы, и печи не сравняются. Вытекающая из колонки обогащенная смесь освобождается от углекислого газа и влаги в патроне с твердым КОН и поступает в детектор.
Слои адсорбента за печью постепенно охлаждаются и вновь адсорбируют криптон из газового потока. Таким образом, прибор осуществляет непрерывный анализ проб с периодичностью, равной времени одного оборота печи (20 мин). Величина удер-. живаемого объема анализируемой смеси — около 53 мл концентрата на 1 г угля марки СКТ при 20° С и давлении 760 мм рт. ст. При скорости потока газа 40 мл/мин скорость движения сорбционной волны составляет 4 см/мин, а скорость движения печи принята равной 5,5 см/мин.
Начальное положение печи, которое имеет значение для результатов первых анализов, определяется опытным путем. Основная погрешность при 20°С не более ±2% диапазона измерения и дополнительная погрешность от изменения температуры окружающего воздуха на ±10° С не более ±2,5%. Для проведения одного анализа необходимо 0,5—0,8 л газа, который должен подаваться в прибор при давлении не ниже 150 мм рт. ст.
На хроматермографической установке успешно определяются микроконцентрации углеводородов в кислороде, воздухе и бедном криптоновом концентрате [18, 19].
Промышленностью освоен автоматический хроматермограф типа ХТ-2М со спиралеобразной разделительной колонкой диаметром 4 мм из нержавеющей стали, заполняемой адсорбентом, наиболее эффективным для данной аналитической задачи. Колонка нагревается пропусканием электрического тока по ее корпусу, а охлаждается с помощью вентилятора. Используется клапанный дозатор с пневматическим управлением, позволяющий дозировать пробу объемом от 0,001 до 200 мл. Установлен _ газовый детектор термохимического типа с высокой чувствительностью. Взаимодействие всех узлов прибора обеспечивается программным регулятором. Этот прибор успешно используется,
298
в частности, для определения малых примесей водорода в гелии [20].
В универсальном лабораторном хроматографе ХТ-63 имеются программируемая Ц-образная изотермическая разделительная колонка диаметром 4 мм и теплодинамическая колонка диаметром 6 мм, размещенные в термостатированном блоке.
