Равночувствительный детектор газов и паров

РАВНОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДЕТЕКТОР ГАЗОВ И ПАРОВ Полезная модель относится к области аналитической техники, а именно, к детекторам для газохроматографического и эвапорографического анализа.
Известен равночувствительный детектор газов и паров (Фарзане П.Г. и др. Автоматические детекторы газов и жидкостей. М.: Энергоатомиздат, 1983 г., с.59-60), работа которого основана на явлении втягивания парамагнитных газов, например, кислорода или воздуха, в магнитное поле и измерении (при поступлении из хроматографической колонки в камеру детектора определяемых компонентов) изменения расхода сравнительного газа из полюсного наконечника, снабженного постоянным магнитом, с помощью терморезистора, включенного в незфавновешенный мост и выполняющего функцию термоанемометра.
Педостатком такого детектора является низкая чувствительность (0,25мЗ/ % об.) и возможность работы только при использовании в качестве газаносителя воздуха или кислорода.
Паиболее близкий по технической сущности является диффузионный равночувствительный детектор (Фарзане Н.Г. , Илясов Л.В. Равночувствительный диффузионный детектор для газовой хроматографии. Журнал физической химии, 1974, № 8 , с.2024- 2028) , содержащий проточные камеры газа-носителя и вспомогательного газа с входнь1ми каналами, отделенные друг от друга полупроницаемой мембраной , у которого выходной канал камеры вспомогательного газа соединен с входным каналом газового детектора, чз вствительного к концентрации газа-носителя в вспомогательном газе. Измерение концентрации с помощью такого равночувствительного детектора осуществляется по изменению сигнала детектора, чувствительного к концентрации газа-носителя в вспомогательном
МГОС G01N30/76
газе, которое происходит при поступлении компонентов в камеру газаносителя за счет уменьшения концентрации газа-носителя (водорода или гелия), диффундирующего через полупроницаемую мембрану в поток вспомогательного газа.
Недостатком такого детектора является необходимость использования помимо газа-носителя еще и вспомогательного газа, отличающегося по физико-химических свойствах от газа-носителя, для создания расхода которого необходимо использовать источник сжатого вспомогательного газа, что усложняет эксплуатацию детектора.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение эксплуатации равночувствительного детектора газов и паров.
Технический результат - создание простого равночувствительного детектора газов и паров, способного работать с одним источником сжатого газа.
Технический результат достигается тем, что равночувствительный детектор газов и паров, содержащий камеры газа-носителя и вспомогательного газа с входными и выходными каналами, отделенные друг от друга полупроницаемой мембраной, у которого выходной канал камеры вспомогательного газа соединен с входным каналом газового детектора, чувствительного к концентрации газа-носителя в вспомогательном газе, согласно полезной модели дополнительно содержит побудитель расхода газа, два переменных дросселя, подключенных к входным каналам камер газаносителя и вспомогательного газа, тройник, подключенный к выходному каналу детектора, выходному каналу камеры
газа-носителя и входу побудителя расхода газа, причем вход переменного дросселя, подключенного к входному каналу камеры вспомогательного газа, соединен с атмосферой.
Такая конструкция равночувствительного детектора позволяет упростить его эксплуатацию, так как обеспечивает возможность детектирования компонента с использованием только одного источника
сжатого газа (гелия или водорода) за счет того, что вспомогательным газом в предлагаемом детекторе служит атмосферный воздух, поступающий в камеру вспомогательного газа под действием небольшого разрежения, создаваемого побудителем расхода.
По сравнению с прототипом заявляемая констрз ция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема равночувствительного детектора газов и паров изображена на чертеже.
Равночувствительный детектор газов и паров содержит камеру газаносителя 1 и камеру вспомогательного газа 2 с входными 3 и 4 и выходными 5 и 6 каналами, которые отделены друг от друга полупроницаемой мембраной 7. Выходной канал 6 камеры вспомогательного газа 2 соединен с входным каналом 8 газового детектора 9, чувствительного к концентрации газа-носителя в вспомогательном газе.
Равночувствительный детектор дополнительно содержит побудитель расхода газа 10, два переменных дросселя 11 и 12, подключенных к входным каналам 3 и 4 камер газа-носителя и вспомогательного газа, тройник 13, подключенный к выходному каналу 14 детектора 9, выходному .каналу 5 камеры газа-носителя 1 и входу 15 побудителя расхода газа 10. Вход переменного дросселя 11 , подключенного к камере вспомогательного газа , соединен с атмосферой . Для питания хроматографической колонки 16 служит источник газа-носителя 17 (баллон со сжатым газом), а для ввода пробы анализируемой среды - устройство ввода 18.
Работа равночувствительного детектора осуществляется следующим образом.
Из источника 17 в хроматографическую колонку с постоянным объемным расходом подают газ-носитель(гелий или водород), который , пройдя хроматографическую колонку 16, через дроссель 12, сопротивление которого предварительно подбирается, поступает в камеру 1, а затем на вход 15
побудитель расхода газа 10. Полупроницаемая мембрана 7 обладает селективной проницаемостью для водорода (мембраны из фторопласта или сплава палладия с серебром) или гелия (мембраны из материала гравитон или фторопласта). Поэтому часть газа-носителя через мембрану проникает в камеру 2. Через эту камеру под действием небольшого разрежения, создаваемого побудителем расхода 10, протекает поток вспомогательного газа, в качестве которого служит воздух, поступающий через переменный дроссель 11 из атмосферы. Значение расхода вспомогательного газа подбирают путем изменения сопротивления дросселя 11. Проникающий через мембрану 7 газ-носитель смешивается с потоком вспомогательного газа. В результате в газовом потоке, который поступает в детектор 9 создаётся постоянная объемная концентрация газа-носителя в вспомогательном газе, а так как детектор 9 обладает чувствительностью к концентрации газа-носителя в вспомогательном газе, то это вызывает постоянный по значению сигнал этого детектора.
В процессе хроматографического анализа с помощью устройства 18 в колонку вводят пробу анализируемой среды. После разделения этой среды в хроматографической колонке на отдельные компоненты, последние газомносителем транспортируются в камеру 1. При этом, когда через камеру 1 .протекает поток газа-носителя, содержащий какой-либо детектируемый компонент, поток газа-носителя, проникающий из камеры 1 через мембрану 7 в камеру 2 , уменьшается, так как концентрация газаносителя в камере 1 уменьшается за счет появления в потоке детектируемого компонента. Причем уменьшение объемной концентрации газа-носителя в камере 1 равно объемной концентрации детектируемого компонента в потоке газов, вытекающих из хроматографической колонки. В результате сигнал детектора 9 изменяется пропорционально объемной концентрации детектируемого компонента в потоке газов, протекающих через камеру 1. При этом уменьшение концентрации газа-носителя в потоке вспомогательного газа в камере 2 не зависит от природы детектируемого
компонента, т.е. предлагаемый детектор обладает одинаковой чувствительностью к любым детектируемым веществам.
При экспериментальной проверке работа равночувствительного детектора, при которой в качестве детектора 9 использовался стандартный термокондуктометрический детектор , фторопластовая мембрана толщиной 5-10 мкм и площадью 4 см, а в качестве газа-носителя - гелий, было установлено, что чувствительность детектора составляет 0,3 - 0,5 мВ/% об.
Преимущества предлагаемого детектора:
-простота конструкции;
-простота эксплуатащ1и, определяемая использованием только одного источника сжатого газа (источника газа-носителя).
Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе серийного термокондуктометрического детектора, побудителя расхода газа и измерительной аппаратуры, обычно используемой в аналитической технике.
Детектор может найти применение в газовой хроматографии для получения информации об объемных концентрациях в газовой фазе детектируемых компонентов сложных газообразных и жидких сред, а также в сочетании с детектором плотности газов - в системах измерения молекулярной массы микроколичеств веществ и их идентификации. Он может также найти применение в эвапорографическом анализе фракционного состава, испаряемости и других характеристик нефтепродуктов (Илясов Л.В. Эвапорографические и диффузионные методы анализа веществ. М.:ЦНИИТЭНнефтехим, 1979) фракционного состава, испаряемости и других характеристик нефтепродуктов.