Устройство для калибровки газоаналитической аппаратуры

 

Использование: в области аналитической химии в качестве калибратора газоаналитической, преимущественно хроматографической аппаратуры. Сущность изобретения: генератор постоянных концентраций хлорорганических соединений содержит полимерную на основе полиметилметакрилата с растворенными в нем хлорорганическими веществами. Генератор расположен в ультратермостате. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии и предназначается для использования в качестве калибратора газоаналитической, преимущественно хроматографической аппаратуры.

Известен газовый калибратор [1], состоящий из системы подачи и контроля расхода и давления инертного газа и генератора микроконцентраций летучих веществ диффузионного типа. Прибор обеспечивает заданную стабильность содержания летучего компонента в газовом потоке в течение определенного промежутка времени.

Основной недостаток калибратора заключается в том, что в процессе диффузии через рабочую головку из смеси насыщенных паров жидкостей улетучиваются в первую очередь вещества с высоким парциальным давлением, вследствие чего система не обеспечивает постоянства соотношения концентраций многокомпонентной смеси и предназначается для калибровки прибора по 1-2 веществам, имеющим близкие по величине значения парциального давления паров.

Известен генератор для калибровки хроматографической аппаратуры [2] при анализе спиртов С₁-С₅, в котором в качестве источника микроконцентраций спиртов использована полимерная матрица, полученная из эпоксидной смолы, отвержденной нелетучим аминным отвердителем, например полиэтиленполиамином с растворенными в смоле веществами [2]. Этот генератор выбран в качестве прототипа.

Недостаток его состоит в том, что он не может быть использовано в течение длительного времени для калибровки газоаналитической аппаратуры при анализе других, кроме спиртов, классов соединений, в том числе хлорорганических углеводородов, по-видимому, из-за их взаимодействия с компонентами эпоксидной смолы, что приводит к быстрому снижению генерируемых концентраций практически до нуля.

Цель изобретения - увеличение продолжительности генерирования постоянных концентраций хлорорганических соединений.

Для достижения указанной цели в качестве генератора микроконцентраций хлорорганических соединений использован раствор хлорорганических соединений в полимерной матрице из полиметилметакрилата.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для калибровки газоаналитической аппаратуры состоит из генератора 1 микроконцентраций, включающего полимерную матрицу 2 на основе полиметакрилата с растворенной в ней смесью хлорорганических соединений, при этом генератор помещен в ультратермостат 3 и соединен на входе через ротаметр 4, игольчатый дроссель 5, очистительный патрон 6 и редуктор 7 низкого давления с баллоном 8 со сжатым инертным газом, а на входе - через многоходовой кран 9 - с газовым хроматографом 10 или через патрон с адсорбентом 11 - с атмосферой.

Устройство для калибровки газоаналитической аппаратуры работает следующим образом.

В генераторе 1 создается концентрация летучих хлорорганических веществ за счет их миграции из полимерной матрицы 2 на основе полиметилметакрилата в изотермическом режиме, создаваемом ультратермостатом 3, при этом через генератор 1 осуществляется поток инертного газа через ротаметр 4, скорость которого измеряется ротаметром 4 и регулируется игольчатым дросселем 5 после очистительного патрона 6, в который инертный газ поступает через газовый редуктор 7 низкого давления из баллона 8 со сжатым газом. Инертный газ с микроконцентрациями хлорорганических веществ из генератора 1 через многоходовой кран 9 поступает в газовый хроматограф 10 или через патрон с адсорбентом 11 в атмосферу (сброс).

В пенициллиновый флакон объемом 15 мл помещают следующие компоненты, мл: тетрахлорметан 1,9, метиленхлорид 0,26, хлороформ 0,54, трихлорэтилен 0,63, дихлорэтан 0,50 и 1,0 г стружки полиметилметакрилата с размером гранул 1-3 мм. Флакон закрывают резиновой пробкой и герметизируют металлическим колпачком, после чего оставляют на 1 сут при комнатной температуре до получения однородного прозрачного раствора. Через 24 ч флакон открывают, а его содержимое тщательно перемешивают и оставляют в открытом виде под вытяжным шкафом на 5 сут до затвердевания и образования полимерной матрицы, которую переносят в генератор, изготовленный из нержавеющей стали и представляющий собой цилиндрический патрон с внешним диаметром 25 мм и высотой 60 мм с приваренными на высоте 40 мм двумя трубками с внутренним диаметром 5 мм. Генератор сверху закрывается навинчивающейся крышкой с фторопластовой герметизирующей прокладкой в виде диска с диаметром 25 мм и толщиной 1 мм.

Генератор с полимерной матрицей соединяют с помощью стальных трубок с ротаметром РС-3а (на входе), а на выходе с многоходовым стеклянным краном. Генератор помещают в ультратермостат с диапазоном рабочих температур от 30 до 80^оС или в водяную баню с контактным термометром. На баллоне со сжатым газом (гелием) открывают вентиль и с помощью газового редуктора устанавливают давление 1-1,5 атм. Газовый поток через очистительный патрон длиной 200х10 мм, заполненный цеолитом СаА 5А, направляют через игольчатый дроссель в ротаметр, при этом устанавливают расход 0,03-0,05 л/мин. На выходе из генератора также установлен очистительный патрон с цеолитом, соединенный с генератором через многоходовой стеклянный кран (на входе) и с атмосферой (на выходе). Устройство оставляют при включенном газовом потоке на 24 ч в режиме "на сброс" до стабилизации концентраций хлорорганических веществ в отходящем от генератора газе. Чтобы убедиться в том, что концентрации микропримесей хлорорганических веществ стабилизировались, поток газа-носителя на выходе из генератора с помощью многоходового стеклянного крана периодически направляют в дозирующую петлю газового хроматографа. После стабилизации концентраций высоты пиков анализируемых веществ остаются постоянными в течение не менее 1 ч, что свидетельствует о том, что генератор и устройство в целом вышли на режим. Условия газохроматографического анализа: хроматограф с пламенно-ионизационным детектором серии "Цвет-100" или ЛХМ-80, колонка металлическая набивная 3000,3 см. Набивка 15% ЦЭП (1,2,3-цианэтоксипропан) на хроматоне N-A-W (0,250-0,313 мм). Температура колонки 90^оС, температура детектора, испарителя 140^оС. Расход газа-носителя гелия 30 мл/мин, водорода 30 мл/мин, воздуха 300 мл/мин. Шкала 510^-10 А. Скорость диаграммной ленты 240 мм/ч, интегратор ИЦ-26. Абсолютное время удерживания хлорорганических веществ следующее, с: тетрахлорметан (четыреххлористый углерод) 51, хлористый метилен 68, трихлорэтилен 76, хлороформ 84, дихлорэтан 146.

Содержание отдельных компонентов смеси хлорорганических веществ в газовом потоке определяют методом абсолютной калибровки, для чего в испаритель хроматографа с помощью микрошприца вводят 2-5 мкл раствора хлорорганических веществ следующего состава, мл: хлористый метилен 0,2, тетрахлорметан 0,2, хлороформ 0,8, дихлорэтан 0,4, трихлорэтилен 0,15, диметилсульфоксид 100. Контроль за содержанием отдельных компонентов в газовой смеси хлорорганических веществ выполняют 1 раз в месяц, имея при этом в виду, что при постоянстве основных параметров работы устройства (расход газа-носителя, температура термостата) концентрации отдельных веществ остаются постоянными в течение не менее 15 мес.

Сравнение результатов оценки стабильности и продолжительности генерирования микроконцентраций хлорорганических веществ при использовании устройства-прототипа на основе эпоксидной смолы ЭД-6, а также заявляемого устройства приведено в таблице.

При использовании устройства-прототипа концентрация большинства компонентов смеси хлорорганических веществ, кроме метиленхлорида, за 4-6 мес снижается до нуля, при этом отклонение от среднего значения концентраций достигает 100%, в то же время при использовании заявляемого устройства концентрация всех компонентов смеси хлорорганических веществ остается стабильной в течение 15 мес, при этом отклонение не превышает 10%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ, включающее генератор микроконцентраций летучих веществ диффузионного типа, выполненный из полимерной матрицы с предварительно растворенными в ней летучими веществами, соединенный на входе с системой для создания и контроля скорости потока газа-носителя, а на выходе с газоаналитической аппаратурой, отличающееся тем, что в качестве полимерной матрицы используют полиметаллметакрилат, а в качестве летучих веществ - хлорорганические вещества.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ, включающее генератор микроконцентраций летучих веществ диффузионного типа, выполненный из полимерной матрицы с предварительно растворенными в ней летучими веществами, соединенный на входе с системой для создания и контроля скорости потока газа-носителя, а на выходе с газоаналитической аппаратурой, отличающееся тем, что в качестве полимерной матрицы используют полиметаллметакрилат, а в качестве летучих веществ - хлорорганические вещества.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2