Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа природных ресурсов
Направление подготовки 18.04.01 «Химическая технология»
Образовательная программа «Химическая инженерия»
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1
Название работы |
Определение состава имитатора природного газа (ИПГ-14) методом газовой хроматографии |
По дисциплине |
Физико-химические методы анализа |
Студент
Группа |
ФИО |
Подпись |
Дата |
ХИМ54 |
Чижова Анастасия Васильевна |
|
13.11.25 |
Руководитель
Должность |
ФИО |
Ученая степень, звание |
Подпись |
Дата |
Доцент |
Назарова Г. Ю. |
к.т.н. |
|
13.11.25 |
Томск – 2025 г.
Цель работы: освоить метод газовой хроматографии для определения состава бензиновой фракции в соответствии с ГОСТ Р 52714–2007 с использованием аппаратно-программного комплекса «Хроматэк Кристалл».
Объекты исследования: имитатор природного газа ИПГ-14 (ГСО 9300-2009) — стандартная газовая смесь, используемая для проверки и калибровки газовых хроматографов при анализе природного газа. Имитатор содержит следующие компоненты с аттестованными паспортными значениями концентраций: метан, диоксид углерода (0,005%), кислород (0,005%), азот (0,005%), этан (0,005%), пропан (0,005%), изобутан (0,002%), бутан (0,002%), неопентан (0,001%), изопентан (0,001%), пентан (0,001%) и гексан (0,001%).
1 Теоретическая часть
Основы хроматографического процесса
Хроматография – процесс разделения, в котором используется различие между константами равновесий распределения компонентов с большой удельной поверхностью и подвижной фазой, которая протекает через неподвижную фазу; метод разделения смесей веществ или частиц, основанный на различии в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз. В хроматографии используются две различные фазы подвижная и неподвижная, подвижная фаза протекает через неподвижную, которая имеет большую удельную поверхность. Это обеспечивает высокую скорость массопередачи между фазами и быстрое установление равновесия; компоненты анализируемой смеси должны хорошо растворяться в подвижной фазе и иметь умеренное сродство к неподвижной фазе. Константы равновесия компонентов смеси должны достаточно различаться, чтобы было возможно их разделение.
В настоящее время газовая хроматография является одним из основных методов количественного анализа сложных смесей. Это скоростной, точный и сравнительно недорогой метод анализа с широкой сферой применения. Газовая хроматография (ГХ) объединяет варианты, в которых подвижная фаза находится в газообразном состоянии. Газовая хроматография – хроматография, в которой подвижная фаза находится в состоянии газа или пара – инертный газ (газ-носитель). Неподвижной фазой (НЖФ) может являться высокомолекулярная жидкость, закрепленная на пористый носитель или на стенки длинной капиллярной трубки, в газожидкостной или распределительной хроматографии и твердое тело адсорбент в газ адсорбционной хроматографии. Между газообразной подвижной фазой и неподвижной фазой быстро устанавливается равновесие, благодаря чему возможно использование больших скоростей газа-носителя.
Сущность метода хроматографии заключается в том, что разделяемые вещества перемещаются через слой неподвижной фазы вместе с подвижной фазой (жидкой или газообразной) с разной скоростью вследствие различной сорбируемости (растворимости).
Характерной особенностью процесса хроматографирования является многократность повторения сорбции вещества на поверхности сорбента и десорбции с поверхности сорбента, что обеспечивает высокую эффективность разделения.
Время акта «сорбции-десорбции» (среднее время жизни) зависит от энергии взаимодействия между молекулами компонента и неподвижной фазой
Рисунок 1— Движение молекул А и В по колонке
Компоненты смеси, различающиеся по энергии взаимодействия с НП будут иметь различные времена τ (время их прохождения слоя различно). Следовательно, компоненты смеси перемещаются с разной скоростью. Чем слабее сорбируется вещество, тем быстрее оно двигается по колонке (рисунок 2.1). Через одно и то же время молекулы вещества А совершат больше актов сорбции-десорбции за счет малого времени их пребывания в неподвижной фазе.
При каждом акте сорбции-десорбции молекулы подхватываются потоком газа-носителя и перемещаются по направлению к выходу колонки Т.е. чем больше актов сорбции-десорбции совершит молекула, тем больший путь она пройдет за одно и то же время.
Основные факторы, влияющие на разделение:
1. Геометрические размеры колонки (длина, внутренний диаметр);
2. Тип сорбента;
3. Тип неподвижной фазы;
4. Количество неподвижной фазы;
5. Природа газа-носителя;
6. Скорость газа-носителя;
7. Температура колонки