книги из ГПНТБ / Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях

такой хроматограммы при использовании гелия в каче­

Для каждой марки угля существует свой оптимальный режим сушки. Так, например, уголь марки АГ-3 реко­ мендуется сушить при 180—200 °С не менее 2—3 ч. Уголь марки КАД сушат 3—4 ч при температуре 300 °С.

Рис. 15-13. Хроматограмма смеси углеводо­ родов при 228 °С на колонке с активирован­ ным углем СКТ; длина 2 м; d B H = 0,5 мм; газ-носитель—гелий с расходом 60 смг)мин.

Охлаждают уголь в эксикаторе, после чего быстро за­ сыпают в колонку.

Разделительная способность колонки зависит также от размеров отдельных частиц адсорбента. Обычно при­ меняют активированный уголь с размером частиц в пре­ делах 0,2—0,8 мм. Увеличение размеров частиц снижает разделительную способность колонки, так как при этом уменьшается суммарная активная поверхность адсорбен­ та. Использование адсорбента с размерами частиц мень­ ше 0,2 мм не улучшает процесса разделения, а вызы­ вает излишнее сопротивление колонки, которое в свою очередь ограничивает длину колонки. Положительно влияет на эффект разделения однородность фракционно­ го состава адсорбента. В колонках небольшого диаметра (3—5 мм) применяют обычно фракции угля 0,25—0,5 или 0,6—0,8 мм.

К числу распространенных в газовом анализе адсор­ бентов относится силикагель — гель кремниевой кисло­

ными ситами, и при комнатной температуре ее десорб­ ция практически не происходит. Можно добиться выде­

—72 °С. В [Л. 44] показано, что после прокаливания цео­

можно получить хорошее разделение кислорода и арго­ на. При увеличении температуры термообработки цеоли­ та свыше 400 °С разделение 0 2 и Аг заметно ухудшается. Молекулярные сита взаимодействуют с кислотами и алюминием, в связи с чем для изготовления колонок нельзя применять алюминиевые трубки и трубки из поли­ хлорвинила.

Среди новых 'Направлений в развитии газо-адсорбционной хрома­ тографии, обусловливающих расширение ее аналитических возможно­ стей, следует отметить применение пористых полимерных сорбентов. В настоящее время для газовой хроматографии начинают применять пористые материалы на основе сополимеров стирола, этилстирола и дивинилбензола. Разделительные процессы на пористых полимерах отличаются от процессов разделения в адсорбционной и распредели­ тельной хроматографии. Если обычно разделение происходит на по­ верхности адсорбента или в тонкой пленке жидкости, нанесенной на инертное твердое тело, то хроматография на пористых полимерах осуществляется во всем объеме частицы полимера. Предполагается, что здесь имеют место и адсорбция и распределение. К преимуще­ ствам полимерных сорбентов следует отнести: наличие большой инертной поверхности (до 700 м2/г), которую можно регулировать в процессе полимеризации; выаокую пористость и достаточно одно­ родное распределение лор; постоянство времени удерживания ком­ понентов, высокую эффективность разделения. Одной из важнейших положительных особенностей полимерных сорбентов является то, что вода имеет небольшое время удерживания и быстро выходит из ко­ лонки симметричным пиком. Благодаря этому возможно определять содержание воды в газах и жидкостях. При анализе газовых смесей на пористых полимерах не требуется осушка анализируемой пробы перед анализом [Л. 45].

Имеющиеся в литературе пока немногочисленные данные о при­ менении пористых полимеров в хроматографии свидетельствуют о ши­ роких возможностях их использования для анализа продуктов горе­ ния. На пористых полимерных сорбентах хорошо разделяются смеси водорода, окиси углерода, кислорода, азота, аргона, двуокиси угле­ рода, окислов азота, газообразных соединений серы и др. Метан и другие углеводородные газы удерживаются сильнее постоянных га­ зов; их можно разделить при комнатной и более высоких темпера­ турах.

В газо-жидкостной хроматографии подвижной фазой является жидкость, нанесенная на твердый носитель. Правильный ее выбор в основном определяет успех раз­ деления анализируемой смеси веществ. К жидкостям, применяемым в качестве неподвижной фазы, предъявля-

Растворители, наиболее часто применяемые в качестве неподвижных жидких фаз в газо-шидкостной

хроматографии

Макси­

мальная Растворитель рабочая Разделяемые смеси веществ

темпера­ тура, °С

ют-довольно жесткие требования: полная химическая инертность по отношению к компонентам разделяемой смеси и к твердому носителю, малая вязкость, незначи­ тельная летучесть, высокая селективность, термическая устойчивость. Необходимо также, чтобы неподвижная фаза прочно удерживалась на поверхности выбранного твердого носителя.

В настоящее время известно очень много жидкостей, при помощи которых можно разделять сложные смеси. В табл. 15-2 приведен перечень только наиболее широко применяемых жидких фаз [Л. 39]. Там же указаны зна­ чения максимальной рабочей температуры для каждой жидкости и веществ, смеси которых могут быть разделе­ ны на данных жидких фазах. Более подробные сведения о выборе неподвижной фазы, ее количества, наносимого на твердый носитель, порядке выхода компонентов, раз­ мерах колонки и температурном режиме анализа можно найти в [Л. 36—42].

В качестве твердого носителя для газо-жидкостной хроматографии обычно применяют материалы с развитой макропористостью и достаточно малой микропористо­ стью. В противном случае может происходить адсорбция анализируемых соединений поверхностью твердого но­ сителя, что приведет к асимметричности пика и ухудше­ нию качества разделения. Носитель должен быть хими­ чески инертным по отношению к анализируемым веществам и не должен обладать каталитической актив­ ностью. Размеры зерен выбирают, исходя из условий обеспечения достаточно развитой поверхности, хорошего доступа газа-носителя и минимального сопротивления колонки (обычно применяют фракции 0,25^-0,5 мм). Наибольшее распространение получили материалы, пе­

в подходящем растворителе, например ацетоне, пентане или дихлорметане. Подготовленную навеску твердого носителя (просушенную и измельченную) тщательно пропитывают полученным раствором. Растворитель за­ тем самопроизвольно или при слабом нагревании испа­ ряется. Остатки летучего растворителя могут быть уда­ лены под вакуумом. Пропитанный готовый сорбент §звещивают для проверки количества нанесенной жид-

Вещества, наиболее часто применяемые в качестве твердых носителей

кой фазы и снова просеивают для удаления пыли, кото­ рая могла образоваться во время приготовления. Полу­ ченный сорбент внешне не отличается от носителя без жидкой фазы; поэтому его следует хранить в плотно закрытых склянках с соответствующей надписью.

15-9. О С О Б Е Н Н О С Т И ПРИМЕНЕНИЯ Г А З О В О Й ХРОМАТОГРАФИИ ДЛ Я А Н А Л И З А ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ

Продукты горения представляют собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из газов с раз­ личными физико-химическими свойствами. В продуктах неполного горения могут одновременно присутствовать газы, сильно отличающиеся друг от друга по своим свой­ ствам, такие, например, как сильно диффундирующий го-' рючий водород и высоковязкая негорючая двуокись угле­ рода (время удерживания на активированном угле СОг в 20—30 раз превышает время удерживания Н 2 ) . С дру­ гой стороны, сорбционные свойства по отношению к мно­ гим сорбентам таких газов, как окись углерода, азот, аргон и кислород, очень близки друг к другу, что за­ трудняет разделение этих газов и количественное опреде­ ление. Кроме того, процентное содержание отдельных компонентов в продуктах горения настолько различно, что это создает дополнительные трудности при анализе.