Способ определения состава жидких смесей и свойств жидкостей

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскииСоциалистическикРеспублик и 708219(23) Приоритет ао делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 08.01.80Всесоюзный научно-исследовательский и проектныйконструкторский институт комплексной автоматизации(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ЖИДКИХ СМЕСЕЙ И СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙИзобретение предназначено для анализа жидкостей и определения физико-химических свойств чистых веществ, состава и термодинамических характеристик жидких бинарных смесей, а также может5 быть использовано для определения упругости насьпцения паров, теплот испарения, теплоемкости чистых летучих жид - костей, состава и темодинамических характеристик жидких бинарных растворов, определения количества летучей жидкости в единице объема колонки с инертным носителем и для нанесения заданного коли,чества жидкости на колонку, Изобретение может найти применение в химической, нефтехимической, медицинской и других отраслях народного хозяйст:а Известен способ разделения и анализа смесей хромодистилляция), основанный на разделении жидкой смеси на инертном носителе при воздействии газового потока и температурного поля с отрицательным градиентом, при этом разделение осуществляют за счет процессов кондеисапии и испарения 11,Недостатком этого способа являетсянеобходимость использования градиентного температурного поля, что связано сосложной установкой и дополнительнымиэнергетическими затратами.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способопределения состава жидких бинарныхсмесей и свойств жидкостей, заключающийся во вводе пробы жидкости в хроматографическую колонку, заполненнуюинертным носителем, через которую продувают газ-носитель с постоянньпл расходом и при постоянной температуре и,.регистрациифизико-химнческихсвойств Я,Недостатком способа является сложность определения свойств и состава при неполном разделении смеси и длительности способа.Целью предложения является упрощение н расширение возможностей способа.708219 Таблица 1 Влияние параметров на величину ВеШест во,не хо этот обьем локализован в местахконтакта шариков. Отклонения можно Относительное среднеквадратичноеотклонение от средней величины0,050 см /см, рассчитанное опытом3 5 435 с разными веществами, и составило.4.93%. Уменьшение диаметра шариков (дщ ) более чем. в 10 раз приводит кувеличению ( до 0,065 мл/мл. Основываясь на постоянстве ч, для разных 0 веществ, по отношению скоростей движения фронта исследуемого вещества и стандарта (Н-С) можно находить упругость паров неизвестных веществ (8 и 9 столбец), Уравнение (1) позволяет также измерять упругость паров при независимом определениив случае,Кесли (" не является одинаковым для различных ведеств. Однако постоянство С делает возможным исключение . этого измерения. Можно также определять упругость насыщенного пара по времени выхода жидкости из колонки ( 1, ) из )аннан:я:где Ч, - обьемная скорость газа- носителя. Такой способ не требует знания или определения, но менее точен, чем изложенный выше. Эта ожидать для случая плохого смачивания. неточность в первую очередь связана сточностью величины дозы. Поэтому расждение растет с летучестью. Столбцы 15 и 10) передают сопоставление значений С, рассчитанных по уравнению (2)Для осуществлеши многократной конденсащщ смеси в изотермических условиях на слой перед. вводом смеси (1,2) наносят ограничитель (2), обладаккпий летучестью большей (или равной), чем наиболее летучий компонент смеси. В процессе разделения реального бинарного раствора на колонке последовательно образуются зоны, схематически указанные на фиг. 3 (а-г), границы которых движутся со скоростями Х. Для каждой границы можно записать уравнение баланса по обоим компонентам:Ас у асс, РИДА )Ч Ъ ФаА С АС ( 2 ЫЧ 2 127082 Си фРа ф Р 2 35 7здесь у Д/ - лк льные доли компо 1нентов в растворе, , у - коэффициент активности. Из уравнения ( 3) следует, что величина Я в зоне, содержащей лишь наименее летучий компонент ( 1), определяется для данной системы составол смеси и величиной Ч в зоне смеси (1,2), первоначально нанесенной на участок (а, с) колонки. Из уравнения (4) можно найти, в зо1 не смеси (1,2), образующейся при фронтальном ее перемещении по участку колонки с,в), а затем из соотношения (3) установить величинуВеличина определяется непосредственно уравнением 15 (5). Поскольку движению задней границы жидкости отвечает испарение чистого вещества, скорость этой границы определяется из уравнения (1). Таким образом возможны три скорости Х, или два излома на графике 1 отф йРа Т )Др но-яд 1ОСц И1 Ъ30В случае совершенных растворов(-г) ВОЗМожЕН ЛИШЬ ОДИН .ИЗЛОМна кривой 1 от , при этом Х= Ха для 1 получаем:Отметим, чго уравнение (9) описывает скорость движения замыкающего фронта при вымывании с колонки бинарного раствора газом-носителем без применения0 ограничителя. В этом спучае излома на кривой 1 от 0 не должно, быть. 1 гол наклона позволяет определять состав жид кости, если известны для совершенного раствора упругости паров компонентов. 198Поскольку, как было показано выше, постоянным является с" необходимо в уравнении (9) перейти от величины С 12 выраженной в молях на смк величине О" выраженной в см жидкости на сллф г 12колонки. Для совершенных растворовКсправедливоа Ы Жу "фгТогда после преобразований, уравнение (9) можно представить в виде: На фиг. 3 приведены экспериментальные данные для смеси гексан-гептан, спрямленные в соответствии с уравнением (10) в координатах Х от4+(1-1)И 1 По наклону прямой рассчитана величина С = 0,049 см ж/см к, чго близко3 Эк среденему значению (к,рассчитанному из таблицы 1 для., индивидуальных веществ. Тем самым еще раз подтверждается, что величина (, возникающаякна заполнителе при нанесении жидкости, является постоянной. График на фиг, 4 можно рассматривать как калибровочный для определения состава (при условиях опыта Ь =39 см, "кол =4,9 мм, Т=20,8, ЧО =16,7 мл/мин Йш = =0,7 мм). В таблице 2 приведено сопоставление заданных концентраций и рассчитанных по графику. Относительное отклонение в среднеМ составляет 6,2%. Большие отклонейия при малых концентрациях связаны с отличием истинного состава от рассчетного по приготовлению испарение летучего компонента).11 708219 1211 роводя опыт в ограничительном ре- значения С . Результаты таких эксперижиме,используя два наклона на кривой ментов и расчетов значения Ви Сот 1с учетом= с 12 иэ по значениям двух указанных наклоновк куравнений (6) и (7) можно определять приведены на фиг. 5, а в таблипе 3 прикоеффициенты активности 3 идведены результаты расчетов. На фиг. 5 дпя заданной системы. Для совершенных опыты для различных мольных долей гекрастворов иэ соотношений (8) и (9) . сана Н обозначены соответственно можно найти в одном опыте сразу два Ь-О,36, х - О,69, О - 0,82.15 708219 1 ЬИз уравнения (3) вытекает соотноше- в) наносить на слой заданное колиСф е М т Ы ) (ф чеотво летучей жалкой фазычто ой12 1 И 2ными методами невозможно позволяющее управлять вели. иной л икоторое дает возможность при изменении 5 ф о р м у л а и з о б р е т е н и я состава смеси рассчитать количествонаносимой на слой летучей жидкой фазы.ттеГакая задача - нанесения летучей фазыв заданном количестве на единицу обеьема колонки представляет интерес при необходимости работать с летучими жидкими фазами в хроматографии и хромадистилляции. В последних столбах таблицы3 приведены значения (" рассчитан 1ные по уравнению (11) и найденныеэкспериментально из формулы (1) поскорости движения фронта "Минимальноезначениеопределяется величинойь 2 в опыте с чистыми жидкостями.Использование предлагаемого способапозволяет:а) создать простой, не требующийдетектирования, способ измерения состава бинарной. жидкой смеси;б) просто определять упругости насыщенных паров индивидуальных веществи другие физико-химические характерисние Способ определения состава жидкихсмесей и свойств жидкостей, заключающийся во вводе пробы жидкости в хроматографическую колонку, заполненную. инертным носителем, через которую продувают газ-носитель с постоянным расходом и при постоянной температуреи регистрации физико-химических свойств,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения и расширения возможностей способа, измеряют скорость движения. замьпсающего фронта жидкой пробыпо слоюносителя, по которой судят осоставе и свойствах жидкой смеси.Источники информации,принятые во вщжание при экспертизе1. Жуховицкий А. А. и др Журналфизической химии т. 49,"11,с 2954-2955(1975).2. Авторское свидетельство СССР250538, кл. Я 01 И 31/08, 1967,