Автоматический газовый хроматографический анализ
..pdf
Рис. 98. Детектор ДТП 2.840.005-01
Детектор устанавливается на нагревательной панели. Корпус детектора 6.115 128 состоит из двух половин, которые прижимает к нагревательной панели винт корпуса детектора. Материал корпуса – алюминий.
В корпус детектора помещены две камеры. Камеры представляют собой корпуса, к которым приварены входящие и выходящие трубопроводы.
Ккамере сравнения (корпус 6.115.129-01) приварен штуцер с присоединительной резьбой М8/1 для подключения газа-носителя.
Крабочей камере (корпус 6.115.127-03) приварен штуцер для подключения колонки.
Материал камер – нержавеющая сталь.
Чувствительные элементы помещены в камеры с применением герметизирующих прокладок из кремнийорганического компаунда. Крепятся пластиной 8.612.166 и двумя винтами 8.900.003-04.
Винты крепления кожуха одновременно фиксируют теплоизоляцию детектора и деталь, которая закрывает контакты штыревого соединителя для подключения усилителя.
Детектор содержит две камеры с чувствительными элементами. Объем каждой камеры 600 мкл.
Для устойчивой работы детектора ДТП необходимо стабилизировать расход газа-носителя через рабочую и сравнительную камеры.
201
7.4.2.4. Схемы подключений сравнительной и рабочей камер ДТП. Возможные варианты схем подключений:
1)Подключение сравнительной камеры к регулятору расхода РРГ10. (С
-камера сравнения, Р - рабочая камера) Расход газа-носителя через сравнительную камеру рекомендуется задавать равным расходу через рабочую камеру.
Рис. 99. Подключение сравнительной камеры к регулятору расхода РРГ10
2) Подключение сравнительной камеры к регулятору давления РД через пневмосопротивление ПС 5.150.010.
Рис. 100. Подключение сравнительной камеры к регулятору давления РД через пневмосопротивление
На входе пневмосопротивления устанавливается давление газаносителя, обеспечивающее расход газа-носителя через пневмосопротивление и сравнительную камеру равным расходу через рабочую камеру. Давление газа-носителя устанавливается регулятором давления РД в соответствии с графиком см. рис. 75.
3) Подключение рабочей камеры к насадочной колонке.
202
Вход насадочной колонки может подключаться к испарителю или крану-дозатору рис. 101.
Рис. 101. Подключение рабочей камеры к насадочной колонке
4) Подключение рабочей камеры к капиллярной колонке рис. 102. Оптимальный для лучшего разделения поток газа-носителя через
капиллярную колонку недостаточен для работы камеры детектора ДТП. Рекомендуется дополнительный поддув газа-носителя в рабочую камеру от регулятора расхода РРПО.
Также возможно использовать РД, на выходе которого установлено пневмосопротивление 5.150.010. Поддув газа-носителя в рабочую камеру осуществляется с помощью тройника 6.453.031.
203
Рис. 102. Подключение рабочей камеры к капиллярной колонке
204
7.4.2.5. Подключение колонок к ДТП
Подключение насадочной колонки при использовании резиновых муфт рис. 103, а.
Рекомендуется применение при температуре в термостате колонок менее 230 – 250 °С. На конец насадочной колонки надеть гайку
8.930.172, втулку 8.223.013 и муфту 8.220.380.
Колонка насадочная вставляется в штуцер ДТП до упора. Усилие затяжки гайки
8.930.172 «от руки».
Подключение насадочной колонки при использовании графитовых муфт рис. 103, б. При уплотнении колонок графитовыми муфтами допускается использование более высокой температуры в термостате колонок.
Колонка насадочная вставляется в переходную втулку до упора.
Усилие затяжки гайки
8.930.172 «от руки» с
последующим доворотом ключом на 30 – 60 градусов. При уплотнении стеклянной колонки с помощью графитовых муфт следует соблюдать осторожность во избежание ее поломки.
а
б
Рис. 103. Подключение колонок к ДТП: а – Подключение насадочной колонки при использовании резиновых муфт; б – Подключение насадочной колонки при использовании графитовых муфт
205
Подключение капиллярной колонки.
Гайка 8.930.172 и муфта 6.453.038 последовательно устанавливаются на тройник
6.453.031. Тройник вставляется в штуцер ДТП до упора и уплотняется гайкой 8.930.172. Усилие затяжки гайки «от руки», с последующим доворотом на 45 градусов.
Муфта 6.653.021 с
графитом надевается на капиллярную колонку. После этого срезается конец колонки 3 – 5 мм. Расстояние от конца колонки до конуса
муфты с графитом Рис. 104. Подключение капиллярной колонки устанавливается 60 – 65 мм.
Колонка вставляется в тройник.
Гайка 8.930.099
доворачивается ключом на 60 – 90 градусов. Тройник при затяжке гайки необходимо удерживать от проворота рукой. Трубопровод для поддува газа носителя подключается в боковой штуцер тройника аналогичным образом.
7.4.2.6. Особенности применения ДТП
Особенности подключений сравнительной и рабочей камер детектора ДТП учитываются в конкретной газовой схеме предлагаемой исходя из оптимальности аппаратных затрат и точности анализа компонентов пробы.
Конструктивное исполнение ДТП 2.840.005 с подводящими трубками внутренним диаметром 0,5 мм рекомендуется для анализа газов и летучих веществ.
Конструктивное исполнение 2.840.005-01 с подводящими трубками внутренним диаметром 2 мм рекомендуется для анализа высококипящих или полимеризующихся компонентов, которые могут конденсироваться в трубопроводах.
206
При программировании термостата колонок для работы детектора с насадочными колонками необходимо применять регуляторы расхода электронные РРГ10. Это обеспечивает постоянство потока газа на выходе насадочной колонки при изменении ее пневмосопротивления и росте давления газа на входе в колонку.
Детектор по теплопроводности является концентрационным детектором. Отклик детектора на веществе зависит от его концентрации в детекторе Приведена (рис. 105) примерная зависимость для легких углеводородов высоты пика от расхода газа-носителя через измерительную камеру детектора для колонки внутренним диаметром 2 мм.
Рис. 105. Зависимость высоты пика от расхода газа-носителя
Максимальная чувствительность детектора по теплопроводности достигается применением газа-носителя, отличающегося по теплопроводности от анализируемых компонентов. Таким газом является гелий или водород.
При анализе водорода на газе-носителе гелии возможна регистрация пиков:
отрицательных при больших концентрациях,
положительных при малых концентрациях;
положительных с инверсной вершиной при средних концентрациях. При положительных пиках для водорода на газе-носителе гелии
относительный коэффициент чувствительности детектора может на порядок отличаться от коэффициента чувствительности остальных компонентов. Также для получения положительных пиков водорода рекомендуется повышение температуры детектора до 250 – 300 °С.
Для количественного определения водорода на детекторе рекомендуется применять газ-носитель аргон или азот.
207
7.4.2.7. Параметры ДТП, контролируемые и задаваемые с клавиатуры хроматографа.
Клавиши, используемые при управлении и контроле параметров ДТП: 
– просмотр параметров выходного сигнала детектора; 
– управление режимами работы детектора; 
– задание температуры детектора, расходов газа; 
– контроль температуры детекторов, расходов газов;
– просмотр параметров, находящихся вне нормы.
Рассмотрены примеры только для ДТП1. Параметры для ДТП2 автоматически активируются при установке на платформу второго детектора по теплопроводности и подключении усилителя к микропроцессорному контроллеру МК.
Клавиша «СИГНАЛ», выводятся параметры только для просмотра.
Выходной сигнал детектора в мВ.
Состояние детектора: включено или выключено.
Максимальный сигнал детектора 10000 мВ.
Клавиша «ДЕТЕКТОР». Смещение сигнала детектора при автоподстройке базовой
линии в мВ.
Состояние защиты спиралей. Инверсия сигнала детектора
«СМЕЩЕНИЕ ДТП1» – величина уровня сигнала детектора при автоматической балансировке сигнала детектора. Рекомендуется устанавливать 200 – 300 мВ. Балансировка сигнала детектора производится при переходе хроматографа с этапа «Подготовка» на этап «Готовность».
В случае невозможности автоматически подстроить сигнал детектора на заданном уровне на дисплей выводится сообщение «УВЕЛИЧЬТЕ СМЕЩЕНИЕ ДТП1».
208
«СП ДТП1» – состояние защиты спиралей. «АВТО» – означает, что включена защита спиралей от перегрева, «ВЫКЛ» - означает, что нагрев спиралей ДТП1 выключен.
Вслучае срабатывания защиты спиралей от перегрева на дисплей выводится сообщен «ПЕРЕГРЕВ СПИРАЛИ ДТП1».
«ИНВ ДТГИ» – включение инверсии сигнала. Параметр включается для регистрации хроматограммы при отрицательных пиках.
«МОЩЬ ДТП1» – переключение уровня мощности нагрева спиралей детектора. Для газа-носителя гелия или водорода мощность нагрева спиралей ДТП может быть 25 % или 100 %.
Врежиме мощности 25 % на газе-носителе гелии возможно регистрировать пики в диапазоне концентраций компонентов от 100 об. % при объеме петли 0,5 – 1,0 мл.
При использовании газа-носителя аргона или азота мощность на спиралях детектор может быть установлена только на уровне 25 %.
Температуры перегрева чувствительных элементов относительно корпуса детектора:
70 °С, газ-носитель гелий, режим мощности 100 %;
40 °С, газ-носитель гелий, режим мощности 25 %;
70 °С, газ-носитель аргон, режим мощности 25 %.
Средний максимальный ток моста (эквивалентный постоянному току
300 мА) – 70 мА.
Клавиша «МЕТОД». При нажатии на дисплей выводятся подкаталоги:
Включение - выключение детектора.
Задание температуры детектора.
Задание расходов газаносителя
Доступ к подкаталогам осуществляется при выборе их курсором и нажатии клавиш «ВВОД».
При выключении детектора его состояние не контролируется. Нагрев спирали отключается.
Клавиша «КОНТР». При нажатии на дисплей выводятся подкаталоги: Контроль температуры
детектора.
Контроль расходов газаносителя.
Контроль давления газаносителя.
Доступ к подкаталогам осуществляется при выборе их курсором и нажатии клавиш «ВВОД».
209
Клавиша «ДОПУСК».
При нажатии выводится сообщение о состоянии детектора. В случае, если сигнал детектора не балансируется автоматически, на дисплей выводится сообщение «ДТП1 НЕ ГОТОВ».
7.4.2.8. Защита спиралей ДТП от окисления
Для защиты чувствительных элементов ДТП от необратимого окисления в хроматографе реализованы следующие меры:
При установке параметра блокировок «Режим спирали ДТП» в состояние «выкл», а также при выключенном в методике детекторе ДТП спирали детектора будут выключены всегда независимо от этапа и режима работы хроматографа.
При расходе любого из заданных в методике газов менее 5 мл/мин более 1 мин. (при этом должно выводиться сообщение «Вне нормы») и включенной спирали ДТП происходит выключение тока моста. После того как расход газаносителя вновь появится, то ток моста включится. Это условие реализуется всегда, вне зависимости от этапа и режима работы хроматографа.
Кроме того, в приборе существует защита спиралей ДТП, основанная на контроле перегрева спирали рабочей ячейки детектора.
Условия работы режима защиты спиралей от перегрева:
1.Защита работает только при задании мощности детектора ДТП – 100% (газ-носитель гелий или водород). При задании меньшей мощности (25%) контроль перегрева не производится, т.к. при данном уровне напряжения разбаланс чувствительных элементов не происходит даже при попадании в ячейки ДТП воздуха.
2.Защита работает на этапах «Подготовка», «Готовность» хроматографа.
3.Защита спиралей работает в режимах хроматографа «Работа» и «Поверка».
4.Контроль спиралей от перегрева не производится на этапе «Анализ» во избежание выключения спиралей при выходе основного компонента пробы.
Все настройки защиты спиралей от окисления задаются и выполняются для каждого детектора отдельно.
7.4.3.Детектор пламенно-ионизационный (ПИД)
7.4.3.1.Принцип действия ПИД
Работа ПИД основана на изменении фонового тока водородного пламени при внесении в него органического вещества.
Фоновый ток самого водородного пламени чрезвычайно мал. Органические вещества, сгорая в водородном пламени, вызывают протекание тока, между коллекторным электродом и поляризованной горелкой детектора. Протекающий ток пропорционален количеству органического вещества, сгоревшего в пламени детектора.
210