SU315113A1

SU315113A1 - METHOD OF ANALYSIS OF BINARY MICRO CONCENTRATIONS

Info

Publication number: SU315113A1
Application number: SU1412119A
Authority: SU
Original assignee: Н. Г. Фарзане, Л. В. сов , Ю. В. Трушкин

Description

Изобретение относитс к способам количественного газового анализа. Оно может найти применение в лабораторной и промышленной газовой хроматографии при определении микропримесей.This invention relates to methods for quantitative gas analysis. It can be used in laboratory and industrial gas chromatography in the determination of trace impurities.

Известны способы определени микроконцентраций углеводородов в бинарных газовых смес х (смесь газа-носител и определ емого компонента), заключающиес в измерении тока ионизации, который возбуждают путем пламенной ионизации или ионизирующего облучени углеводородного компонента.Methods are known for determining the micro-concentrations of hydrocarbons in binary gas mixtures (a mixture of carrier gas and a detectable component), which consists in measuring the ionization current, which is excited by flame ionization or ionizing irradiation of the hydrocarbon component.

Наиболее распространенными вл ютс метод пламенной ионизации, основанный на измерении ионизационного тока, образованного ионами углеводородов, сгорающих в чистом водородном пламени, и метод ионизации радиоактивным излучением, также основанный на измерении ионизационного тока, образованного ионами углеводородов, полученными при столкновении метастабильных атомов аргона с электрически нейтральными молекулами углеводородов.The most common method is flame ionization, based on measuring the ionization current produced by hydrocarbon ions burning in a pure hydrogen flame, and the method of ionization by radioactive radiation, also based on measuring the ionization current produced by hydrocarbon ions obtained by the collision of metastable argon atoms with electrically neutral hydrocarbon molecules.

Недостатками метода пламенной ионизации вл ютс : невозможность определени негорючего компонента, наличие водородного пламени , в котором сгорают микропримеси, и нестабильность его; сложность подбора наивыгоднейщего соотнощени компонентов горючей смеси, т. е. водорода и воздуха, обеспечивающего наибольшую чувствительность; необходимость поддержани определенного положени в пространстве горелки, трудоемкость ее изготовлени и обусловленна этим дороговизна метода.The disadvantages of the flame ionization method are: the inability to determine the non-combustible component, the presence of a hydrogen flame in which trace impurities burn, and its instability; the difficulty of selecting the most advantageous ratio of the components of the combustible mixture, i.e. hydrogen and air, which provides the greatest sensitivity; the need to maintain a certain position in the space of the burner, the laboriousness of its manufacture and the consequent high cost of the method.

Недостатками метода ионизации радиоактивным излучением вл ютс : наличие источника радиоактивного излучени , невозможность анализа соединений, потенциал ионизации которых выше потенциала метастабильпых атомов аргона; необходимость применени дорогосто щего газа-аргона.The disadvantages of the method of ionization by radioactive radiation are: the presence of a source of radioactive radiation, the impossibility of analyzing compounds whose ionization potential is higher than the potential of metastable argon atoms; the need to use expensive argon gas.

Предлагаемый способ анализа микроконцентраций бинарных газовых смесей свободенThe proposed method for the analysis of microconcentrations of binary gas mixtures is free

от этих недостатков.from these flaws.

От известных способ отличаетс тем, что. в качестве материала гранулы или пластинки сорбента используют пол рные сорбенты, например силикагель, алюмогель.From the known method differs in that. Polar sorbents, for example, silica gel, aluminum gel, are used as the material for the granules or sorbent plates.

Изменение электропрОВодности поверхностей при адсорбции на них различных газов осуществл лось дл некоторых органических полупроводников и полупроводниковых окислов металлов при хемосорбции.The change in the electrodynamicity of surfaces during the adsorption of various gases on them was carried out for some organic semiconductors and semiconductor metal oxides during chemisorption.

По предлагаемому способу анализа микроконцентраций бинарных газовых смесей через камеру, в которой при помощи контактов закреплена гранула или пластинка пол рного адсорбента (селикагел , алю.могел , алюмопропускают газ-носитель. В качестве газа-носител иопользуют любой малосорбирующийс газ, аналогичный газам-носител м при газовой хроматографии (осушенный воздух, водород , азот, гелий, двуокись углерода и т.д.). Приложенное к контактам высокое напр жение (несколько сот вольт) создает электрическое поле, в котором начинают двигатьс имеющиес на поверхности пол рного адсорбента свободные носители электричества Ю (электроны и дырки), образу некоторый нулевой электрический ток. По вление в потоке газа-носител молекул газа, отличающихс от него своими адсорбционными свойствами, и адсорбци их на по- 15 верхности .пол рного адсорбента привод т к тому, что нулевой то:К измен етс . Согласно существующей в насто щее врем теории адсорбции , что объ сн етс тем, что адсорбированные молекулы образуют своим электриче- 20 ским полем мелкие ловущки дл свободных носителей электричества (электронов и дырок ), Величина изменени электропроводности афопордиональна (дл микроконцентраций) 25 числу адсорбируемых молекул и величине их электрического пол , завис щего от строени индивидуальной молекулы (донорио-акцепторных свойств)., На чертеже показана принципиальна схе- 30 ма, по сп юща предлагаемый способ. 13 металлическую проточную камеру 1 при помощи тефлоновых изол торов 2 и пружинных контактов 3 помещена гранула пол рного адсорбента 4. В камеру подаетс газ-«о- 35 ситель, содержащий анализируемую микропримесь . Высоковольтна батаре 5 создает в грануле дол рпого адсорбента ток, который падает па высокоемном (I Гом) сопротивлении 6, ,в результате чего образуетс разность 40 потенциалов, измер ема электрометрическим усилителем 7. Выход усилител дл записи анализа подключен к самописцу 8. Дл компенсации нулевого тока служит делитель 9 с батареей 10.45 Предлагаемым способом можно определить микроконцентрацию всех газов, отличающихс до сорбциодной способности от газа-носител . Можно измерить также микроконцентрадию 50 углеводородов группы Ci и Са, которую невозможно определить путем ионизации радиоактивным излучедием в присутствии метастабильных атомов аргона, а также микроконцентрацию водорода, которую невозможно 55 определить способом пламенной ионизации. 5 Иредлагаемый способ определени микроконцентраций газовых смесей прост и дешев, таК как в качестве чувствительного элемента примен ютс силикагель или алюмогель, а в качестве газа-носител - любой из газов-носителей , используемых в газовой хроматографии (осущенный воздух, водород, азот и т. д.). Измерение микрокондентраций производитс при нормальных услови х, т. е. лри атмосферном давлении и температуре 20°С. При этом не требуетс сложной конструкции измерительной камеры. Анализ микроко нцентраций бинарных газовых смесей описываемым способом был осуществлен на опытном образце дл анализа микрокопцентраций углеводородных компонентов , выход щих из хроматографической КОЛОБКИ. В качестве пол рного адсорбента был применен силикагель, предварительно осущенный от свободной воды нагреванием До loOC и выдержанный при этой температуре 1,5-2 час. lipa приложенном к силикагелю напр жеиии 600-700 в и расходе газа-носител (воздуха ) 3 л1час, чувствительность способа дл бутана составила 1, о6/мв, что соответствует чувствительности ло Портеру 2, при применении в качестве газа-носител водорода при тех же услови х чувствительность дл бутана составила 4, об/мв, или до Портеру 6,7-10 Объем измерительной камеры не превышал 0,5 см-, инерционность метода измерени 1 сек. стройства, реализующие описанный способ анализа, отличаютс простотой, экономичностью , высокой чувствительностью, малой инерционностью, независимостью от положени в пространстве, что очедь важно дл газоной хроматографии и анализа микропримесей . Предмет изобретени Способ анализа микрокондентраций бинарных газовых смесей, дри котором измер ют электропроводность поверхности гранулы или лластинки сорбента в дотоке газа-досител при по влении в потоке микроконцентрадий анализируемых компонентов, отличающийс тем, что, с целью расщирени ассортимента анализируемых газов, в качестве материала гранулы или пластинки сорбента используют пол рные сорбенты, например силикагель, алюмогель.According to the proposed method for analyzing microconcentrations of binary gas mixtures through a chamber in which a granule or plate of a polar adsorbent (silica gel, alumogel, alumina permeable carrier gas is fixed by means of contacts. As a carrier gas, any low-sorption gas similar to carrier gases m is used in gas chromatography (dried air, hydrogen, nitrogen, helium, carbon dioxide, etc.). The high voltage applied to the contacts (several hundred volts) creates an electric field in which they begin to move free carriers of electricity (electrons and holes) that form on the surface of the polar adsorbent form a certain zero electric current. The appearance in the flow of the carrier gas of gas molecules that differ from it in their adsorption properties and adsorb them onto the surface of the polar of the adsorbent leads to the fact that zero then: K varies. According to the theory of adsorption existing at the present time, which is explained by the fact that the adsorbed molecules form, by their electric field, small traps for free carriers of electrons The number of adsorbed molecules and the size of their electric field, depending on the structure of the individual molecule (donor-acceptor properties)., The drawing shows a schematic diagram, 30 The proposed method. 13, the metal flow chamber 1 with the help of teflon insulators 2 and spring contacts 3 is placed a granule of polar adsorbent 4. A gas containing a sample of the analyzed impurities is fed into the chamber. A high-voltage battery 5 creates a current in the granule of the adsorbent, which falls on a high-capacitance (IG) resistance 6, resulting in a potential difference of 40, measured by an electrometric amplifier 7. An amplifier output for recording the analysis is connected to a recorder 8. To compensate for zero current serves as a divider 9 with a battery of 10.45. The proposed method can be used to determine the microconcentration of all gases that differ in sorption capacity from the carrier gas. It is also possible to measure the microconcentration of 50 hydrocarbons of the Ci and Ca groups, which cannot be determined by ionization by radioactive radiation in the presence of metastable argon atoms, as well as the microconcentration of hydrogen, which cannot be determined 55 by the method of flame ionization. 5 The proposed method for determining the microconcentrations of gas mixtures is simple and cheap, since silica gel or aluminum gel is used as a sensitive element, and any carrier gas used in gas chromatography (desiccated air, hydrogen, nitrogen, etc.) Is used as a carrier gas. d.) The measurement of microconcentrations is carried out under normal conditions, i.e. at atmospheric pressure and at a temperature of 20 ° C. It does not require complex construction of the measuring chamber. The analysis of micro concentrations of binary gas mixtures by the described method was carried out on a prototype for the analysis of micro concentrations of hydrocarbon components emanating from the chromatographic KOLOBKI. Silica gel, previously drained from free water by heating to loOC and kept at this temperature for 1.5-2 hours, was used as a polar adsorbent. lipa applied to silica gel tension 600-700 V and flow rate of carrier gas (air) 3 l1 hour, the sensitivity of the method for butane was 1, o6 / mV, which corresponds to the sensitivity of porter 2, when used as a carrier gas of hydrogen with the same conditions, the sensitivity for butane was 4, rev / mV, or to Porter 6.7-10. The volume of the measuring chamber did not exceed 0.5 cm; the inertia of the measurement method was 1 sec. The structures that implement the described method of analysis are simple, economical, highly sensitive, low inertia, independent of position in space, which is important for lawn chromatography and trace analysis. Subject of the Invention A method for analyzing microconcentrations of binary gas mixtures, which measure the electrical conductivity of the surface of a granule or lath of a sorbent in a doce gas flow when a microconcentration of analyte components appears in a flow, in that sorbent plates use polar sorbents, for example silica gel, alumogel.

Газ -носительCarrier gas