DE1598445A1

DE1598445A1 - Method for gas chromatography using separating columns

Info

Publication number: DE1598445A1
Application number: DE19661598445
Authority: DE
Inventors: Guenter Fahrion
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-04-07
Filing date: 1966-04-07
Publication date: 1970-12-17

Description

Verfahren zur Gaschromatografie mittels Trennsäulen.Method for gas chromatography using separation columns.

Die Ltrftnäung betrifft ein Verfahren, das in besonderer Einfachheit dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erwünschte progressive Temperierung der Trennsäulen durch Einschluß dieser Säulen in Metallblöcke und Beheizung mittels einer konstanten oder selbst progressiven Temperaturquelle erfolgt. Der Ort, an dem die Heizung stattfindet, fällt mit dem Ort, an dem die Säule im Metallblock beginnt, zusammen.The ventilation concerns a process that is particularly simple is characterized in that a desired progressive temperature control of the separation columns by enclosing these columns in metal blocks and heating them with a constant or even progressive temperature source takes place. The place where the heating takes place, coincides with the place where the column begins in the metal block.

Die progressiv fortschreitende Erwärmung von Säulenabschnitten wird in der Literatur als Thermokfeislauftechnik beschrieben. Es werden dort kreisförmige Trennsäulen beschrieben, über die zur Erreichung der Progressior, des Wärme feldes ein Röhrenofen, der selbst eine nichtkonstante Temperaturverteilung durch passende Ausführung hat, kreisförmig bewegt wird.The progressive warming of the column sections is Described in the literature as a thermal ice skating technique. It'll be circular there Separation columns are described, about which to achieve the progressive, the heat field a tube furnace which itself has a non-constant temperature distribution due to matching Execution has, is moved in a circle.

@ieses Verfahren hat gewisse Nachteile wie Schlitz des Ofens aus Halterungsgründen usw., wodurch keine konzentrischen Temperaturfelder isothermer Art rings um das Säulenrohr erreicht werden. Diese Stör-@inie längs des Ofenfahrweges führt zu Verwaschungen des Bandenaufdaus der zu trennden chemischen Steffgemische. Es ergeben sich weiter Nachteile wie z.B. die Unmöglichkeit einer präzisen Temperaturmessung.@This method has certain disadvantages, such as a slot in the oven for mounting reasons etc., so that there are no concentric temperature fields of an isothermal nature around the Column tube can be achieved. This disturbance line along the kiln travel path leads to blurring of the band expansion of the chemical Steff mixtures to be separated. It continues to arise Disadvantages such as the impossibility of precise temperature measurement.

Dagegen hat die vorliegende Erfindung solche Nabhteile nicht. Die Spule wirc) vor iherer Füllung in eine passende Form, z.B. Spule oder vrirale, gebracht, die dann in eine Gußform kommt, dort geeignet gelagert Nird und durch Eingießen von flüssigem Metall, z.B. Zink, metallummantelt wird. Die Form der fertigen Ummantelung kann ein gestreckter Zylinder sein, dessen eines Ende dort, wo in ihm die eingeschmolzene Säule beginnt, mit einer konstanten oder selbst progressiven Heizung beaufschlagt wird und an dessem anderen Ende dOrt> wo (lie eingeschmolzene Säule herausragt, der Detektor angebracht ist.On the other hand, the present invention does not have such components. the Coil is brought into a suitable shape, e.g. coil or vrirale, before it is filled, which is then put into a mold, suitably stored there and poured in is metal-coated by liquid metal, e.g. zinc. The shape of the finished casing can be an elongated cylinder, one end of which is where the melted one in it Column begins to apply constant or even progressive heating and at the other end there is> where (the melted pillar protrudes, the detector is attached.

Eine andere Form einer fertigen Ausführung kann eine flache Scheibe sein, in der die Trennsäule eingebettet ist. Hierbei wird es sich bei der Trennsäule um eine Spirale handeln, die irgendwo an der Peripherie der flachen Metallscheibe austritt und im Mittelpunkt der Scheibe in einen dort aufgeflanschten Detektor austritt. In diesem Fat1 wird tlie Temperatur progrssiv vom Scheibenumfang her eingeprägt.Another form of finished design can be a flat disk in which the separation column is embedded. This will be the case with the separation column be a spiral somewhere on the periphery of the flat metal disc emerges and emerges in the center of the disk into a detector flange-mounted there. In this Fat1, the temperature is gradually impressed from the circumference of the disk.

Die Temperaturquelle kann dabei selbst konstant oder ebenfalls pro -gressiv sein.The temperature source can be constant or also per -be aggressive.

Der Wärmefluss kann jedoch auch umgekehrt von Mitte zur Peripherie fließen, wobei der Detektor dann an der Peripherie sitzt.However, the heat flow can also be reversed from the center to the periphery flow, with the detector then sitting on the periphery.

Sowohl beim stabförmigen als auch beim scheibenförmigen MetalAblock können die Metallquerschnitte in Richtung der Wärmeströmung zu- oder abnehmen. Der Stab, prismatisch oder zylindrisch, kann dabei Pyramidon-oder Kegelform haben, die Scheibe kann dabei eine konische, kegel -förmige Vertiefung oder Anhebung zur Mitte haben.Both the rod-shaped and the disk-shaped MetalAblock the metal cross-sections can increase or decrease in the direction of the heat flow. Of the Rod, prismatic or cylindrical, can have the shape of a pyramid or a cone Disc can be a conical, conical depression or elevation towards the center to have.

Hierbei sind die Metallflächen wärmemässig isoliert bis auf die Stelle, an der die Temperatur eingespeist werden soll.The metal surfaces are thermally insulated except for the point at which the temperature is to be fed in.

Nach Beendigung der Aufheizperiode, die dann abgeschlossen ist, wenn Stab oder Scheibe über ihre gesamte Masse hinweg die Temperatur der.At the end of the heating-up period, which ends when The temperature of the rod or disk over its entire mass.

Wärmequelle weitgehend angenommen haben, wird durch Luft oder Flüssig keit rückgekühlt, so daß der Prozess von vorn beginnen kann.Heat source largely adopted is air or liquid cooling down so that the process can start over.

Für manche Trennprobleme ist es erwünscht, wenn mehrere Säulen in geometrisch geeigneter Form im Metallblock untergebracht sind.For some separation problems it is desirable to have several columns in geometrically suitable shape are housed in the metal block.

Zu trennende und zu bestimmende Gasgemische, die sich in permanent durch die Säule strömenden Gasen, auf die der Detektor nicht reagiert, befinden (z.B. Kohlenwasserstoffspuren in atmosphärischer Luft), müssen zu Beginn der Aufheizperiode der Säule über eine diese Gas -gemische adsorbierende, vcrgeschaltete Säule geleitet werden.Gas mixtures to be separated and to be determined, which are in permanent gases flowing through the column that the detector does not respond to (e.g. traces of hydrocarbons in atmospheric air) must be at the beginning of the heating-up period The column is passed over a connected column which adsorbs these gas mixtures will.

Hatte die kalte Säule vorher eine definierte Zeit über die Möglich -keit zu akkumulieren, dann ist der spätere Nachweis der Gasgemisch -komponenten außerordentlich verstärkt möglich. Die Vorschaltsäule vermeidet zu dem Zeitpunkt, da der Ofen warm oder gar voll heiß ist, (Ofen = Metallblock) ein Hindurchwandern der ständig im Eingangsgasstrom befindlichen Stoffgemische.Had the cold column previously had a defined amount of time accumulate, then the later evidence of the gas mixture components extraordinarily intensified possible. The ballast avoids at the time as the oven is warm or even completely hot (oven = metal block), wander through it the substance mixtures constantly in the inlet gas flow.

Der Nachteil des erfindungsgemässen Verfahrens, Trennsäulen in geeigneter Form in Metallblöcke einzubetten, um sie dann fortschreitend langsam vom Slenbeginn her aufzuheißen bis die Einspeisungstemperatur annähernd erreicht ist, ist einmal die Unmöglichkeit eines Säulenwechsels. Zur Vermeidung von Wärmeübergangsfehlern genügt ee ja nicht, einfach z.B. zwei Platten zu nehmen, die entsprechende Führungsrillen übereinstimmend haben, die Säule, vorgeformt, hineinzulegen und dann die Platten zusammenzuschrauben. Die Säulen müssen vielmehr sicher im Gießverfahren metallumgossen werden. - Die Säulen müssenalso als komplette Blöcke vorliegen, wenn man sie wechseln will. Der zweite Nachteil ist die Invarianz des Wärme- oder Temperaturstromes.pro Zeiteinheit. Allein das Jeweilige Metall mit seiner Temperaturleitzahl (Definition ist Wärmeleitung in cm² x sec -1 )bestimmt die Spez.Wärme x Wichte Geschwindigkeit des Aufheizvorgangs.The disadvantage of the process according to the invention, separating columns in suitable Embed the shape in metal blocks, then progressively slowly from the beginning to be heated up until the feed temperature is almost reached is once the impossibility of changing pillars. To avoid heat transfer errors It is not enough to simply take two plates, for example, and the corresponding guide grooves in accordance with have the column, preformed, put into it and then the plates to screw together. Rather, the pillars must be securely encapsulated in metal using the casting process will. - The columns must therefore be present as complete blocks when you change them want. The second disadvantage is the invariance of the heat or temperature flow.pro Time unit. Just the respective metal with its temperature diffusivity (Definition is heat conduction in cm² x sec -1) determines the specific heat x specific gravity speed the heating process.

Die Form des Temperaturprofils kann man hingegen durch die Wahl Metallblockform bestimmen. Die von außen nach Innen beheizte Scheibe 84 hat sicher eine andere Wärmeflussgeschwindigkeit als der runde,langgestreckte Stab.The shape of the temperature profile, on the other hand, can be selected by choosing a metal block shape determine. The disk 84, which is heated from the outside to the inside, certainly has a different heat flow rate than the round, elongated rod.

Dieser Nachteil des Nichtvariierenkönnens bei einmal gewhhlter Form und Art des Metallblockes hat andererseits wieder den Vorteil größter Reproduzierbarkeit der gaschromatografischen Ergebnisse; wenn ein und dieselbe Analyse, z.B. Spurenuntersuchungen der atmosphärisch,en' Luft, über Wochen und Monate hinweg betrieben werden soll.This disadvantage of not being able to vary once the shape has been selected and type of metal block, on the other hand, again has the advantage of maximum reproducibility the gas chromatographic results; if one and the same analysis, e.g. trace investigations the atmospheric, en 'air, should be operated for weeks and months.

Derartige Analysen finden u.U. in fahrenden Laborwagen statt, die kein@ großvolumige Ausrüstung gestatten und die auch über ein begrenztes Stromanschlussnetz verfügen. Es darf nicht übermässig belastet werden.Such analyzes may take place in moving laboratory trolleys that Do not allow @ large-volume equipment and that also have a limited power supply network feature. It must not be overburdened.

Bei Verwendung von stabförmigen Blöcken erweist sich (bei Säulenlängen zwischen 1 - 2 m) spulenförmig gewickelt, wobei die Windungen einen genügenden Abstand haben) die Heizung des Blocks schon mit ca. 300 @@@ als ausreichend.When using rod-shaped blocks (with column lengths between 1 - 2 m) wound in a coil, with the windings at a sufficient distance have) the heating of the block with approx. 300 @@@ is sufficient.

Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 gezeigt.An exemplary embodiment is shown in FIG. 1.

Es bedeuten : 1 Gaseintritt in die Trennsäule, 2 Trennsäule, 3 Trennsäulenaustritt, 4 Detektor (z.B. Flammenionisationsdetektor), 5 Stab, in dem die Säule eingebettet wurde, z.B. aus Zink, Aluminium, Blei, Kupfer usw., 6 Heizung mit fester Temperaturbegrenzug nach oben, 7 Bohrung im Stab für die Kühlflüssigkeit, 8 Isolation./The following mean: 1 gas inlet into the separation column, 2 separation column, 3 separation column outlet, 4 detector (e.g. flame ionization detector), 5 rod in which the column is embedded e.g. made of zinc, aluminum, lead, copper etc., 6 heating with fixed temperature limit to the top, 7 hole in the rod for the coolant, 8 insulation./

Claims

Fat @@@ a @ s @ ndci @@ 1. Method for gas chromatographic separation and Determination of fl @@@@@ @teffen in carrier gases by means of progressive temperature control ei @@@@@ @@@@@@ @@@ a @@@ lock enclosed column, thereby identified -: ii lr fflrL-SSiVL in the riFUng of the 3m Netal1b (ci a & J - @@@@@@@@@@@@@ u @@ by A @ iegch a constant or even progressively from T @@@@@ atur to the metal block at the point where the column begins he follows.

2. Ver @@ ren according to claim 1, characterized in that the metal - @@@@ @@@@ has the shape of an elongated cylinder in which the separating acid melts was embedded.

3. Ancestors according to claim 1, characterized in that the metal block has the shape of a flatter disk in which the separation column is embedded in a spiral shape and with the heating either centrally from the middle to the disk periphery or vice versa takes place from there to the center of the pane, in the latter case the Detector is in the center of the disc.

4. The method according to claims 1-3, characterized in that the Metal cross-sections can increase or decrease in the direction of the heat flow.

5. The method according to claims 1-4, characterized in that the metal blocks are thermally insulated.

6. The method according to claims 1-5, characterized in that the Metal blocks after completion of the heating process by air or liquid cooling be cooled back.

7. The method according to claims 1-6, characterized in that several Pillars are housed in a geometrically suitable shape in the metal block.

8. The method according to claims 1 - 7, characterized in that the Gas mixtures to be separated and to be determined, which are in permanent form through the column flowing, detector-neutral carrier gases (e.g. traces of hydrocarbons in atmospheric air) with the beginning of the heating period of the column over one of these Gas mixtures adsorbing ballast are passed.