ДИФФУЗИОННО-МЕМБРАННЫЙ АНАЛИЗАТОР МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ЖИДКИХ СРЕД

Полезная модель относится к области аналитической техники, а именно, к средствам измерения молекулярной массы.
Известен анализатор молекулярной массы жидких сред (RU №1541 G01N 30/00, 1996), позволяющий определять молекулярную массу соединений и содержащий камеры анализируемого вещества и газа-носителя с входными и выходными каналами, разделенные пористой мембраной, линии анализируемого вещества и газа-носителя и два одинаковых автоматических газовых детектора с сигнальными выходами, у которого линия газа-носителя подключена к входному каналу камеры газа-носителя, а выходной канал этой камеры соединен с одним из газовых автоматических детекторов. В основу работы анализатора положено измерение времени диффузии паров анализируемого вещества через пористую мембрану, которое осуществляется с помощью двух дифференциаторов сигнала детекторов и электронного счетчика времени. Кроме того, для получения информации о молекулярной массе проводится возведение в квадрат измеренного интервала времени.
К недостаткам данного анализатора можно отнести использование двух автоматических газовых детекторов, сложность устройства, необходимость измерения очень малых интервалов времени (0,5-2 с) и осуществление операции дифференциации сигналов, которая, как известно, не обладает высокой помехозащищенностью.
Наиболее близким по технической сущности является анализатор молекулярной массы жидких сред (RU №45533, G01N 30/00, 2004 г.), содержащий камеры анализируемого вещества и газа-носителя с входными
и выходными каналами, отделенные друг от друга пористой мембраной, линии анализируемого вещества и газа-носителя, устройство для ввода жидкой пробы, выход которого подключен к линии анализируемого вещества, делитель потока на ламинарных дросселях, автоматический газовый детектор с сигнальным выходом, интегратор, вычислительное делительное устройство, квадратор, выход которого подключен ко входу регистратора. В анализаторе также используется дополнительный автоматический газовый детектор для получения сигнала измерительной информации после процесса диффузии. В основу работы анализатора положено определение площадей сигналов двух автоматических газовых детекторов для вещества-стандарта и анализируемого вещества. Кроме того, для получения информации о молекулярной массе проводится возведение в квадрат отношения площадей сигналов.
Недостатками данного анализатора являются сложность устройства, необходимость использования двух автоматических газовых детекторов и сложность измерительной системы.
Задачей полезной модели является совершенствование анализаторов молекулярной массы жидких сред, основанных на диффузии через пористую мембрану.
Техническим результатом является создание простого и надежного диффузионно-мембранного анализатора молекулярной массы жидких сред.
Технический результат достигается тем, что анализатор, содержащий камеры анализируемого вещества и газа-носителя с входными и выходными каналами, отделенные друг от друга пористой мембраной, линии анализируемого вещества и газа-носителя, устройство для ввода жидкой пробы, выход которого подключен к линии анализируемого вещества, делитель потока на ламинарных дросселях, автоматический газовый детектор с сигнальным выходом, интегратор, вычислительное делительное устройство, квадратор, выход которого подключен ко входу
регистратора, согласно полезной модели, в качестве автоматического газового детектор используют автоматического дифференциальный газового детектор с измерительной и сравнительной камерами, а анализатор дополнительно содержит три колонки, тройник, электрический переключатель и два вычислительных запоминающих устройства, при этом вход делителя потока соединен с выходом линии анализируемого вещества, один из его выходов соединен через первую колонку и тройник со входом измерительной камеры автоматического дифференциального газового детектора, выход которой соединен с атмосферой, другой выход делителя потока соединен через вторую колонку с входным каналом камеры анализируемого вещества, выходной канал которой соединен с атмосферой, причем вход сравнительной камеры автоматического диффузионного газового детектора подключен к линии газа-носителя, выход - ко входному каналу камеры газа-носителя, а выходной канал данной камеры через третью колонку подсоединен к тройнику, сигнальный выход автоматического диффузионного газового детектора через интегратор соединен со входом электрического переключателя, выходы которого подключены ко входам двух вычислительных запоминающих устройств, выход одного из которых соединяется со входом «делимое», а выход другого - со входом «делитель» вычислительного делительного устройства, причем выход этого устройства подключен ко входу квадратора.
Такая конструкция позволяет упростить процесс определения молекулярной массы за счет того, что обеспечивает ее определение из отношения площадей одного детектора, определяемых с помощью интегратора. Кроме того, предлагаемая конструкция обеспечивает возможность использования любых детектирующих устройств, что в свою очередь, позволяет определять молекулярную массу веществ любых классов.
По сравнению с прототипом, заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема анализатора изображена на фиг.1.
Анализатор молекулярной массы жидких сред содержит камеры анализируемого вещества 1 и газа-носителя 2 с входными 3 и 4 и выходными каналами 5 и 6, отделенные друг от друга пористой мембраной 7, линии анализируемого вещества 8 и газа-носителя 9, устройство для ввода жидкой пробы 10 с выходом 11, делитель потока 12 на ламинарных дросселях 13 и 14, автоматический газовый детектор 15 с сигнальным выходом 16, интегратор 17, вычислительное делительное устройство 18, квадратор 19, выход 20 которого подключен ко входу 21 регистратора 22. Автоматический дифференциальный газовый детектор 15 имеет измерительную 23 и сравнительную камеры 24. Анализатор дополнительно содержит колонки 25, 26 и 27, тройник 28, электрический переключатель 29 и два вычислительных запоминающих устройства 30 и 31. Вход 32 делителя потока 12 соединен с линией анализируемого вещества 8, его выход 33 соединен через колонку 25 и тройник 28 со входом 34 измерительной камеры 23 автоматического дифференциального газового детектора 15, выход 35 которой соединен с атмосферой, выход 36 делителя потока 12 соединен через колонку 26 с входным каналом 3 камеры анализируемого вещества 1, выходной канал 5 которой соединен с атмосферой. Вход 37 сравнительной камеры 24 автоматического диффузионного газового детектора 15 подключен к линии газа-носителя 9, а ее выход 38 - к входному каналу 4 камеры газа-носителя 2, а выходной канал 6 данной камеры через колонку 27 подсоединен к тройнику 28. Сигнальный выход 16 автоматического диффузионного газового детектора 15 через интегратор 17 соединен со входом 39 электрического переключателя 29, выходы 40 и 41 которого подключены ко входам 42 и 43
двух вычислительных запоминающих устройств 30 и 31. Выход 44 вычислительного запоминающего устройства 30 соединяется с входом «делимое» 45, а выход 46 вычислительного запоминающего устройства 31 - с входом «делитель» 47 вычислительного делительного устройства 18, причем выход 48 этого устройства подключен ко входу 49 квадратора 19. В состав анализатора также входит блок газоснабжения 50.
Работа анализатора молекулярной массы жидких сред осуществляется следующим образом.
На вход 37 сравнительной камеры 24 автоматического газового детектора 15 из блока газоснабжения 50 по линии газа-носителя 9 непрерывно подается газ-носитель, с выхода 38 этой камеры газ-носитель поступает на вход 4 камеры газа-носителя 2. Проба анализируемой жидкости вводится шприцем в устройство для ввода жидкой пробы 10, в котором происходит преобразование жидкой пробы в пар, а потоком газа, поступающим из блока газоснабжения 50, с выхода 11 устройства для ввода жидкой пробы 10 по линии анализируемого вещества 8 анализируемое вещество подается на вход 32 делителя потока 12, где через ламинарные дроссели 13 и 14 газовый поток разделяется на две части. Одна часть поступает через колонку 25 и тройник 28 на вход 34 измерительной камеры 23 автоматического газового детектора 15, где возникает первый сигнал измерительной информации. Другая часть анализируемого вещества с выхода 36 делителя потока 12 через колонку 26 подается на вход 3 камеры анализируемого вещества 1. В камере 1 часть анализируемого вещества диффундирует через пористую мембрану 7 в камеру газа-носителя 2. С выхода 6 камеры газа-носителя 2 смесь продиффундировавшего анализируемого вещества и газа-носителя поступает через колонку 27 и тройник 28 на вход 34 измерительной камеры 23 автоматического газового детектора 15, где возникает второй сигнал измерительной информации. С сигнального выхода 16
автоматического газового детектора 15 через интегратор 17, для получения площади сигнала, первый сигнал измерительной информации поступает на вход 39 электрического переключателя 29, который коммутирует сигнал на свой выход 40, соединенный со входом 42 вычислительного запоминающего устройства 30. Поступающий с сигнального выхода 16 автоматического газового детектора 15 через интегратор 17 второй сигнал измерительной информации поступает на электрический переключатель 29, который коммутирует его на свой выход 41, соединенный со входом 43 вычислительного запоминающего устройства 31. С выходов 44 и 46 вычислительных запоминающих устройств 30 и 31 сигналы подаются соответственно на входы «делимое» 45 и «делитель» 46 вычислительного делительного устройства 18. Сигнал с выхода 48 вычислительного делительного устройства 18 поступает на вход 49 квадратора 19, после чего с выхода 20 квадратора 19 - на вход 21 регистратора 22. Колонки 25, 26 и 27 предназначены для получения интервала времени между первым и вторым сигналами измерительной информации.
Молекулярная масса определяется по формуле;
где: μ - молекулярная масса анализируемого вещества;
1
2
S, S - площади первого и второго сигналов, соответственно;
К - коэффициент преобразования, определяемый путем анализа эталонного вещества.
Преимущество предлагаемого технического решения:
- использование одного дифференциального газового детектора;
- экспрессность;
- высокая точность.
Предлагаемый анализатор молекулярной массы может быть реализован на стандартных блоках хроматографических анализаторов, таких как термостаты, детекторы, интеграторы.
Он может найти применение для определения молекулярных масс жидких веществ в заводских исследовательских лабораториях, в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности.