Хроматорграф

11 О П И С А Н-И И " 554496 ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АЗТОВСКОМУ СВИДИП."ЛЬСВМ(23) Заявлено 15,02.74 (21) 1996928/с присоединением заявки Лев(23) Приоритет -М. Кл,2 б 01 Х 31/О государственный комитетСовета Мииистрое СССРпо делам изобретенийи открытий 5.04.77. Бюллетень М 14 53) УДК 543.544(088.8 публикова Дата опубликования описания 06,07.77 2) Авторы изобретения(54) ХРОМАТОГР Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано, например, при хроматографическом анализе вещества, когда требуется изменять расход газа-носителя по программе.Известен хроматопраф с,программированием потока (1), содержащий две параллельные ветви, в каждой из которых установлены регуляторы расхода газа-носителя, причем,в одной ветви установлены:колонка и устройство пробоввода, в, другой - дроссель, имитирующий сопротивление колонки, программатор, управляющий работойобоих регуляторов расхода газа-носителя, и детектор, расположенный на линии, в которой соединяются обе ветви.Недостатками хроматографа являются невысокие точность и воспроизводимость анализа, обусловленные нелинейностью колонки и дросселя в диапазоне изменения расхода газа- носителя, нестабильностью их сопротивлений во времени и управлением расхода без применения обратной связи.Известно устройство для программирования давления для хроматографической колонки (2), содержащее газовый редуктор, регулятор, регулируемые дроссели и емкость, а также хроматографичеокую колонку. Газ-носитель через один регулируемый дроссель поступает в емкость и плюсовую камеру регулятора, а через другои дроссель стравливается ватмосферу,Недостатком устройства является то, чтооно реализует только линейный закон возра 5 стания давления (т. е. экспоненциальный), суменьшением скорости изменения расхода газа-носителя.Известен также хроматограф с программированием расхода .газа-носителя (3), содер 1 о жащий линию газа-носителя, пробоввод, программатор давления, колонку с сорбентом, регулятор и задатчик давления, дроссель, установленный перед детектором, командное устройство. Хроматограф стабилизирует давление15 на входе в колонку, а на выходе изменяет егопо программе. В результате этого изменяетсяперепад давления на колонке и, слвдовательно, расход газа-носителя через колонку.Недостатками указанного хроматографаявляются невысокие точность и воспроизводимость анализа, обусловленные наличием большого числа регуляторов давления и сложностью схемы соединения отдельных.узлов хроматографа,Для повышения вопроизводимости условииработы,и повышения точности анализа в предлагаемом хроматопрафе программатор давления представляет собой трехмембранный пневматический элемент сравнения, сопло которозо го подключено к линии газа-носителя, расход3ная камера и минусовой вход соединены с входом колонки непосредственно, а через дроссель и емкость - с плюсовым входом указанного элемента, связанным через управляемый командным устройством контакт с выходом первого задатчика давления, регулятор давления представляет собой двухмембранный элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, расходная камера и минусовой вход, соединены с выходом колонки, а плюсовой вход соединен с вторым задатчиком давления,На чертеже изображена, схема описываемого хроматографа, состоящего из колонки с сорбеитом 1, дросселя 2, регулятора давления 3, программатора давления 4, представляощего собой трехмембранный элемент сравнения 5, дроссель 6, емкость 7 и контакт 8, а также пробоввода 9 и детектора 10. Задатчики давлений Р, и Ро, а также командное устройство, формирующее дискретный управляющий сигнал Р на чертеже,не показаны. Вход колонки 1 соединен с пробовводом 9 и выходом программатора давления 4, а выход колонки 1 связан с выходом регулятора давления 3 и через дроссель 2 - с детектором 10, Установка дросселя 2 не должна существенно увеличивать объем линии связи между колонкой 1 и детектором 10.Регулятор давления 3 представляет собой двухмембранный элемент сравнения, работающий в режиме, повторения давления,задавания Р - Р,. Регулятор давления 3 поддерживает постоянное давление Р 2 перед дросселем 2.Программатор давления 4 представляет собой трехмембранный элемент сравнения 5, работающий,в режиме усилепия и охваченный положительной инерционной обратной связью, образованной дросселем 6 и емкостью 7. Элемент сравнения 5 реализует формулу:Рпр =КР 1,Г - /где К =-, - коэффициент усиления;2/Р и / - площади большой и малой мембран элемента сравнения,Связь между давлениями Р,р и Р, выражается уравнением;Р,Т- +Р, =Р1где Т = - постоянная времени;Г - объем емкости 7;я - проводимость дросселя 6;Л - газовая постоянная;О - абсолютная температура.Хроматограф работает следующим образом.В исходном состоянии, в соответствии с давлениями Р, и Ро и замкнутым положением контакта 8, иа выходах регулятора давления 3 и программатора давления 4 устанавливаются давления Р, и Р;соответственно, обеспечивающие требуемые величины расхода. газа-носителя через детектор 10 (Я) и начального расхода газа-носителя через колонку 1 (Ц ),При переходе сигнала Р, в состояние 5 анализ пробоввод 9 вводит в колонку 1 заданпое количество анализируемого вещества.Одновременно размыкается контакт 8, идавление па выходе программатора давления 4 начинает непрерывно возрастать по экспо иенциальиому закону;/ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 где т - время.При этом програвмируется расход газа-носителя через колонку Я, также по экспопенциальному закону. В это же время регулятор давления 3 начинает непрерывно уменьшать дополнительный расход газа-носителятаким образом, чтобы давление Рр перед дросселем 2, а следовательно, и расход газа- носителя через дроссель 2 и детектор 10 Яде,; оставались постоянными.При новом изменении состояния сигнала Р происходит замыкание контакта 8 и автоматически устанавливаются прежнее начальное давление Р на.выходе программатора давления 4, и, следовательно, начальный расход через колонку Я;,. Пробоввод 9 в это время осуществляет отбор пробы для,следующего анализа.Таким образом, по сравнению с известными хроматографами, в предложенном хроматографе применяется экспонеициальное программирование (восходящая экспонента) расхода газа-носителя через колонку для получения постоянной разности во нремени удерживания компонентов и обеспечивается постоянство расхода газа-носителя на входе в детектор при отсутствии диффузионного размытия выходящих из колопки компонентов, Все это существенно повышает воспроизводимость условий работы и точность анализа.Хроматограф может быть выполиеи с исиользоваиием серийных элементов УСЗППА, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели хроматографа.На основании лабораторных испытаний, ири анализе пирогаза печей пиролиза бензина иа колопке длиной 1 м и диаметром 1 мм, заполненной сорбентом А 120 з+3 "/о КаОН зернепием 0,2 мм, в процессе программирования расхода газа-носителя от 0,2 до 3,0 л/час при постоянном расходе через пламенно-ионизационный детектор, равном 3,6 л/час, точность и воспроизводимость анализа находились в пределах +1,5%. Время анализа составляло 8 мин. Вез,программирования анализ длился 25 мин, точность и воспроизводимость были +2,5%. Качество разделения компонентов было в этом случае, хуже, пики - сильно размытые в конце хроматограммы.Ф ор м ул а и зо бретенияХроматограф, содержащий линию газа-носителя, пробоввод, колонку с сорбентом, про43 ЦНИИ Изд,354 Государственного комит по делам изоб 1 ретен113035, Москва, Ж, Р ак Тираж 1,106ета Совета Министров ССй и открытииушская наб. д. 4/5 Подписное ОТ, Загорский Фили грамматор давления, регулятор и задатчики давления, дроссель, установленный перед детектором, и командное устройство, отличаю щи й с я тем, что, с целью повышения воспроизводимости условий работы и повышения точности анализа, программатор давления представляет собой трехмембранный пневматический элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, расходная камера и минусовой вход соединены с входом колонки непосредственно, а через дроссель и емкость - с плюсовым входом указанного элемента, связанным через управляемый командным устройством контакт с выходом первого задатчика давления, регулятор давления 6представляет собой двухмембранный элемент сравнения, сопло которого подключено к линии газа-носителя, расходная камера и,минусовой, вход соединены с выходом колонки, а 5 плюсовой вход соединен с вторым задатчикомдавления. Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе.10 1, Патент США3457744, кл, 73 - 23.1,1969.2. Патент США,3405551, кл. 73-23.1,1968.3, Авторское свидетельство СССР, Г 5363033, М. Кл. 01 31/08 1970 (прототип),