SU935781A2

SU935781A2 - Chromatograph with carrier-gas programming capability

Info

Publication number: SU935781A2
Application number: SU802987453A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ефимович Щербина; Александр Михайлович Пожидаев; Геннадий Петрович Федоров
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1982-06-15

Description

Изобретение относитс к газовым хроматографам с регулированием давлени газа-носител на выходе хро- матографической колонки.The invention relates to gas chromatographs with pressure control of the carrier gas at the outlet of the chromatographic column.

По ocHOBHCwy авт. св. № 705331 известен хроматограф с программированием давлени газа-носител , содержащий пневмоповторитель с задатчиком программы и две параллельно подключенные ко входу детектора: газовые линии, в одной из которых последовательно установлены регул тор давлени , пробовводное устройство и хроматографическа колонка, а в другой - регул тор давлени , пневматический клапан с эадатчиком воздуха управлени и программным переключателем 1 .By ocHOBHCwy auth. St. No. 705331 is a known chromatograph with pressure carrier gas programming, which contains a pneumo-repeater with a program setpoint and two connected in parallel to the detector input: gas lines, one of which is equipped with a pressure regulator, a probe device and a chromatographic column, and the pressure regulator in the other. , pneumatic valve with control air sensor and program switch 1.

Недостатком известного устройства вл етс смешивание потоков газа-носител обеих линий перед детектором, что приводит к следующему отрицательному эффекту, ограничивающему аналитические возможности хроматографа: дополнительное существенное размывание разделенных полос компонентов в месте смешивани потоков в момент прохождени хроматографической полосы, так как уменьшаетс мгчовенна концентраци анализируемого компонента в пределах полосы, а ширина полосы увеличиваетс за счет сложени основного и дополнительного потоков газа-носител , в результате чего получгиот невысокую точность и воспроизводимость анализа.A disadvantage of the known device is mixing the carrier gas streams of both lines in front of the detector, which leads to the following negative effect limiting the analytical capabilities of the chromatograph: additional significant erosion of the separated bands of components at the point of mixing of streams at the time of passage of the chromatographic band, as the concentration of the analyzed component decreases within the band and the width of the band increases due to the addition of the main and additional flows aza-carrier, whereby poluchgiot low accuracy and reproducibility of the analysis.

Цель изобретени - повышение -точности анализа.The purpose of the invention is to increase the accuracy of the analysis.

Указанна цель достигаетс тем, This goal is achieved by

10 что в хроматограф введен концентЕ тор , выполненный в виде трубки, заполненной сорбентом, имеющий продольный градиент температур и соединенный с выходными соплами пневмо15 повторител и входом детектора.10 that a concentrator made in the form of a tube filled with a sorbent, having a longitudinal temperature gradient and connected to the output nozzles of a pneumatic follower 15 and the detector inlet, was introduced into the chromatograph.

На фиг.1 изображена принципиальна схема хрс «атографа; на фиг.2 конструкци концентратора с эпюрой распределени температуры по длине Fig. 1 is a schematic diagram of the XRS athograph; 2 a concentrator structure with a plot of temperature distribution along the length

20 концентратора, продольный разрез.20 hub, longitudinal section.

Хроматограф содержит две газовые линии, в основной из которых установлен регул тор 1 давлени , пробовводное устройство 2, хроматографи25 ческа колонка 3 и пневмоповторитель 4, с задатчиком программы. В другой ветви - регул тор 5 давлени , пневматический клапан б. Сопла пневмоповторител 4 и пневмоклапана 6 под30 ключены к входу концентратора 7, который своим выходом подключен к входу детектора 8, а глухие их камеры через программный переключател 9 к эадатчику 10 программы пневмоповторител 4 и задатчику 11 воздуха управлени пневматического клапа на б. Хроматограф работает следующим образом. Газ-носитель подаетс на входы регул торов 1 и 5. Регул тор. 1 стабилизирует давление в узле 2 ввода и начале колонки 3, регул тор 5 давление перед пневмоклапаном б, вследствие чего расход газа, протекающего через детектор 8, посто нен Этот расход складываетс из расхода газа-носител через колонку 3 и проточную камеру пневмоповторител 4 и расхода газа-носител через проточную камеру пневмоклапана б. Попеременным переключением по задан ной программе воздуха управлени в глухие камеры пневмоповторител 4 и пневмоклапана б осуществл етс программированием давлени газа-носител на выходе колонки 3. При это расход газа-носител через детектор 8 остаетс посто нным за счет .изменени соотношени величин основного и дополнительного потоков при регулйровании давлени .. Проба анализируемого газа вводитс с помощью ввода 2 в колонку 3 Разделенные компоненты транспортируютс через проточную камеру пневмоповторител 4 и после смешени с дополнительным потоком газа-носител подаютс на вход концентратора 7. Концентратор 7 представл ет собой трубку, заполненную сорбентом, с продольным градиентс 1 температуры. Концентратор устран ет вли ни не присущих классической схеме уст ройств между колонкой 3 и детектор 8 и эффектов смешивани основного дополнительного потоков газа-носит Установка концентратора перед д текторсни позвол ет снизить эффект размыва хроматографической полосы, возникающий При ее разбавлении доп нительным потоке газа-носител за счет преобразовани формы полосы. Кроме этого, концентратор позвол е сниэит ь вли ние установленных посл разделительной колонки устройств, которые неизбежно искажают форму пика, и снижают точность вычислени его за счет того, что концентратор формирует полосу после этих устройств непосредственно пер детектором. Таким образе, формы регистрируемых пиков описываютс одним распределением, завис щим то ко от процессов формировани полос в концентраторе. И.наконец посто н ство перепада давлений на концах концентратора и стабильный расход газа-носител через него позвол ютизбежать учета нелинейных зависимостей , определ ющих взаимодействие процессов одновременного изменени давлени , температуры и расхода. Концентратор выполнен в виде трубки 1 (фиг.2), заполненной сорбентом 12,имеющей входное и выходное отверсти , электрический нагреватель 13,выполненный в виде обмотки с переменным шагсм намотки из проволоки с высоким удельным сопротивлением, навитой на термостойкой изол ционной оболочке б концентратора. Изменение шага навивки определ етс выбранной формой распределени температуры вдоль концентратора. Сорбционна емкость концентратора выбираетс из расчета превышени ею количества наиболее летучего компонента в пробе на 10-15%. Поток газа-носител должен быть направлен в сторону понижени температуры . Концентратор работает следующим образом. При вводе пробы в концентратор происходит поглощение ее сорбентом, и дальнейшее ее движение осуществл етс за счет вымывани компонента газом-носителем и переноса его на незаполненные участки сорбента по движению потока. За счет изменени температуры вдоль сло сорбента, обеспечиваемого нагревателем 13, получают изменение сорбционной емкости сорбирующего сло . Таким образом хроматографическа полоса движетс в слое сорбента с переменной емкостью. При движении хроматографической полосы элюирование компонента в различных ее част х происходит с различной скоростью за счет различи в сорбционной емкости участков сорбирующего сло в пределах полосы. В части полосы, характеризующейс меньшей сорбционной емкостью,элюирование компонента происходит с большей скоростью и соответственно наоборот в части полосы,характеризующейс большей сорбционной емкостью, элюирование происходит медленнее. Таким .образом происходит перераспределенр|е компонента внутри полосы. Концентраци компонента в более холодной части полосы относительно гор чей ее части непрерывно повышаетс . Следовательно, ширина полосы по мере ее движени уменьшаетс , что вызывает увеличение мгновенной концентрации в пределах полосы, поскольку количество компонента в полосе остаетс посто нным. Таким образом, включение концентратора перед детектором хроматографа с программированием давлени газа-носител приводит к компенеированию размыва хроматографической полос возникающего при смешивании основного и дополнительного потоков газаносител . Это приводит к увеличению реальной чувствительности прибора за счет увеличени значений мгновенных концентраций в пределах хроматографической полосы. Уменьшение, ширины хроматографической полосы приводит к лучшему разделению хроматографических пиков, а идентичность условий формировани хроматографических пиков способствует повышению точности счета площади пиков за счет использовани более простой модели аппроксимации кривой распределени мгновенных концентраций компонента в пределах хроматографической полосыThe chromatograph contains two gas lines, the main of which is fitted with a pressure regulator 1, a sample wiring device 2, a chromatography column 25, and a pneumatic repeater 4, with a program setpoint. In another branch, a pressure regulator 5, a pneumatic valve b. The nozzles of the pneumatic actuator 4 and pneumatic valve 6 are connected to the input of the hub 7, which is connected to the input of the detector 8 by its output, and their blind cameras through the program switch 9 to the air sensor 10 of the pneumatic actuator 4 and the pneumatic valve control air generator 11. The chromatograph works as follows. The carrier gas is fed to the inputs of the regulators 1 and 5. The regulator. 1 stabilizes the pressure in the inlet assembly 2 and the beginning of column 3, the regulator 5 and the pressure in front of the pneumatic valve b, as a result of which the flow rate of the gas flowing through the detector 8 is constant. This flow rate is the sum of the carrier gas flow through the column 3 and the flow chamber of the pneumatic repeater 4 and the flow rate carrier gas through pneumatic valve flow chamber b. By alternately switching the control air to the deaf chambers of the pneumatic repeater 4 and pneumatic valve B according to a predetermined program, programming of the carrier gas at the outlet of the column 3 is programmed. At this, the flow rate of the carrier gas through the detector 8 remains constant due to a change in the ratio of the main and additional flows when adjusting the pressure. A sample of the gas to be analyzed is introduced by entering 2 into column 3. The separated components are transported through the flow chamber of the pneumatic repeater 4 and after mixing with olnitelnym flow of carrier gas are supplied to the input hub 7. The hub 7 is a tube filled with sorbent, a longitudinal temperature gradients 1. The concentrator eliminates the effects of non-inherent classic devices between column 3 and detector 8 and the effects of mixing the main additional gas flows — carrying the concentrator in front of the detector allows reducing the effect of the chromatographic strip that occurs when it is diluted with an additional carrier gas flow bandwidth conversion score. In addition, the concentrator allows reducing the devices installed after the separation column, which inevitably distort the shape of the peak, and reduce the accuracy of its calculation due to the fact that the concentrator forms a band after these devices directly by the detector. Thus, the forms of recorded peaks are described by one distribution, depending on the band formation processes in the hub. I. Finally, the constancy of the pressure drop at the ends of the concentrator and the stable flow of the carrier gas through it allows one to avoid taking into account the nonlinear dependences determining the interaction of the processes of simultaneous change of pressure, temperature and flow. The hub is made in the form of a tube 1 (FIG. 2) filled with a sorbent 12 having an inlet and an outlet, an electric heater 13 made in the form of a winding with variable pitch winding from high-resistivity wire wound on a heat-resistant insulating shell of a concentrator. The change in the winding pitch is determined by the selected form of temperature distribution along the hub. The sorption capacity of the concentrator is selected based on its excess of the amount of the most volatile component in the sample by 10-15%. The flow of carrier gas should be directed downwards. The hub works as follows. When a sample is introduced into the concentrator, it is absorbed by the sorbent, and its further movement is carried out by washing the component with carrier gas and transferring it to the unfilled portions of the sorbent along the flow movement. By varying the temperature along the sorbent layer provided by the heater 13, a change in the sorption capacity of the sorbent layer is obtained. Thus, the chromatographic strip moves in a layer of a variable capacity sorbent. During the movement of the chromatographic strip, the elution of the component in its various parts occurs at different rates due to the difference in the sorption capacity of the sections of the sorbent layer within the strip. In the part of the band characterized by a smaller sorption capacity, the elution of the component occurs at a higher rate and, accordingly, vice versa in the part of the band characterized by a larger sorption capacity, the elution occurs more slowly. In this way, the redistribution of the component inside the band occurs. The concentration of the component in the colder part of the strip relative to the hot part of it is continuously increasing. Consequently, the width of the band decreases as it moves, causing an increase in the instantaneous concentration within the band, since the amount of the component in the band remains constant. Thus, the inclusion of a concentrator in front of the chromatograph detector with programming the pressure of the carrier gas leads to a compensating for the erosion of the chromatographic bands arising from the mixing of the main and additional carrier gas flows. This leads to an increase in the real sensitivity of the instrument by increasing the values of the instantaneous concentrations within the chromatographic strip. A decrease in the width of the chromatographic band results in a better separation of chromatographic peaks, and the identity of the conditions for the formation of chromatographic peaks contributes to an increase in the accuracy of counting the peak areas by using a simpler model of fitting the distribution curve of the instantaneous concentrations of a component within the chromatographic band.

Claims

1. USSR author's certificate No. 705331, cl. G 01 N 31/08, 1979 (prototype).

MD1P

n