Учебное пособие Нижний Новгород 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное

Хроматографические газоанализаторы

Хроматографические газоанализаторы – это приборы, предназначенные для анализа многокомпонентных газовых смесей. Измерение состава смеси проводится путем разделения его на отдельные компоненты за счет различной скорости движения газов вдоль слоя сорбента, зависящей от характера внешних и внутренних межмолекулярных взаимодействий.

Принципиальная схема хроматографического газоанализатора приведена на рис. 4.12 [28, 29]. Газ-носитель поступает из баллона 1 в детектор 3. Постоян- ный расход газа поддерживается регулятором 2. Проба анализируемого газа вно- сится в газ-носитель с помощью дозатора 4. В разделительной колонке 5 проис- ходит разделение смеси на компоненты А, Б и В, каждый из которых образует бинарную смесь с газом-носителем. Бинарные смеси исследуются по отдельности в детекторе. Результаты отображаются на дисплее 8 и ленте регистратора 9.
Хроматографическое разделение является сложным процессом, связан- ным с сорбцией, десорбцией и диффузией. Диффузия может снизить качество процесса разделения. Для улучшения разделения компонентов в колонке 5 пре- дусмотрен терморегулятор 6.
К основным показателям эффективности процесса хроматографического разделения следует отнести следующие [16]:

1. 
   Время удерживания компонента газа t_к, с, – интервал времени между вводом пробы газа в детектор (хроматограф) и моментом определения макси- мальной концентрации данного компонента.
   
2. 
   Удерживаемый компонентом объем газа-носителя V_к, м³, – это объем га- за-носителя, равный произведению объемной скорости газа-носителя v, м³/с на t_к.
   
3. 
   Эффективность N хроматографической колонки:
   

 5,545^ _
N ^{ t} к
 к
^ , (4.17)

2




где τ_к – интервал времени прохождения компонента смеси, соответствующий половине его концентрационного пика, с.

Рис. 4.12. Схема работы хроматографического газоанализатора: 1 – баллон; 2 – регу- лятор; 3 – детектор; 4 – дозатор; 5 – разделительная колонка; 6 – терморегулятор; 7 – микро- процессор; 8 – дисплей; 9 – регистрирующий прибор; 10 – сброс

Эффективность разделения компонентов Б и А газа R определяется так:

_{R } ^tкБ
^кБ

• 
  t_кА
  
• 
  _кА
  

, (4.18)

где t_кА, t_кБ – время удержания компонентов смеси А и Б соответственно, с; τ_кА, τ_кБ – интервалы времени прохождения компонентов смеси А и Б, соответст- вующие половине их концентрационного пика, с.

7.