- •Глава 1 . Кондуктометры
- •1.1. Контактные кондуктометры
- •1.2. Бесконтактные кондуктометры
- •Глава 2. Потенциометрические анализаторы
- •Глава 3. Влагомеры продуктов
- •3.1. Кондуктометрические влагомеры
- •3.2. Емкостные влагомеры
- •3.3. Влагомеры сверхвысокочастотные (свч)
- •3.4. Влагомеры инфракрасные (ик)
- •3.5. Влагомеры ядерно-магнитного резонанса (ямр)
- •Глава 4. Влагомеры для газов
- •4.1. Психрометрические влагомеры
- •4.2. Электрические гигрометры точки росы, или
- •4.3. Сорбционные влагомеры
- •4.4. Кулонометрические влагомеры
- •Глава 5. Плотномеры
- •5.1. Поплавковые плотномеры
- •5.2. Весовые плотномеры
- •5.3. Гидростатические плотномеры
- •5.4. Ультразвуковые плотномеры
- •5.5. Виброчастотные плотномеры
- •5.6. Радиоизотопные плотномеры
- •Глава 6. Газоанализаторы
- •6.1. Термокондуктометрические газоанализаторы
- •6.2. Термохимические газоанализаторы
- •6.3. Магнитные газоанализаторы
- •6.4. Кулонометрические газоанализаторы
- •6.5. Оптические газоанализаторы
- •6.6. Ультразвуковые газоанализаторы
- •Глава 7. Оптические анализаторы веществ
- •7.1. Колориметры.
- •7.2. Нефелометрические и турбидиметрические анализаторы
- •7.3. Рефрактометры
- •7.4. Поляриметры
- •7.5. Люминесцентные анализаторы
- •7.6. Инфракрасные анализаторы
- •Глава 8. Вискозиметры
- •8.1. Капиллярные вискозиметры
- •8.2. Шариковые вискозиметры
- •8.3. Ротационные вискозиметры
- •8.4. Вибрационные вискозиметры
- •8.5. Пенетрометры
- •Глава 9. Контроль отдельных специфических свойств пищевых продуктов
- •Глава 10. Хроматографические методы анализа состава газов и жидкостей
- •Глава 11. Измерительные информационные системы
- •11.1. Измерительные системы
- •11.2. Системы автоматического контроля
- •11.3. Процессорные измерительные средства
- •11.4. Информационно-вычислительные комплексы (ивк)
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Глава 1. Кондуктометры……………………………………………4
- •Глава 2. Потенциометрические анализаторы……………12
- •Глава 6. Газоанализаторы …………………………………………46
- •Глава 7 . Оптические анализаторы веществ………………55
- •Глава 8. Вискозиметры……………………………………………….72
- •Глава 9. Контроль отдельных специфических
- •Глава 10. Хроматографичекие методы анализа
- •Глава 11. Измерительные информационные
Глава 10. Хроматографические методы анализа состава газов и жидкостей
Процесс измерения состава веществ в хроматографах распадается на две части: хроматографическое разделение смеси на отдельные компоненты и идентификация (детектирование) компонентов.
Метод был предложен в 1903 году русским учёным А.С. Цветом. Он проявляется за счёт различной скорости движения вещества вдоль слоя сорбента, обусловленной характером внешних и внутренних межмолекулярных взаимодействий.
К достоинствам этого метода можно отнести высокую чувствительность и точность.
В хроматографическом анализаторе анализируемое вещество с помощью устройства ввода пробы поступает в хроматограф. Оно подхватывается подвижной фазой, поступающей от источника и вводится в хроматографическую разделительную колонку. Последняя заполнена сорбентом, являющимся неподвижной фазой, через которую протекает подвижная. В процессе переноса анализируемого вещества вдоль сорбента происходит разделение смеси на отдельные компоненты. На выходе колонки разделённые фракции поступают в детектор 4, связанный с измерительным устройством 5. Существует три хроматографических метода измерения, различающихся способом перемещения анализируемой смеси: проявительный, вытеснительный и фронтальный.
В проявительном методе через неподвижный сорбент непрерывно протекает несорбирующийся поток подвижной фазы (газ-носитель), в который периодически вносится анализируемое вещество. Если сорбируемость компонентов характеризуется соотношением А< В< С, то первым выносится наименее сорбируемое вещество А, а последним - хорошо сорбируемое С.
Бинарная смесь (носитель и один из компонентов) поступает в детектор. Выходной сигнал детектора направляется на регистрирующий прибор.
График, регистрируемый самопишущим прибором и называеый хроматограммой, характеризует как качественный, так и количественный состав смеси.
Количественная оценка анализируемых компонентов производится по площади пика или его высоте.
Время, через которое на выходе из хроматографической колонки появляется тот или иной компонент, называется временем удерживания τR (от момента ввода пробы до максимума пика). Удерживаемый объём газа-носителя рассчитывается поформуле
VR= τ R.v ,
где v - скорость газа-носителя.
Ширина пика определяется у его основания или на половине высоты τ 0,5.
Эффективность газохроматографической колонки:
N=5,545(τR/ τ 0,5)2.
Эффективность разделения двух компонентов газовой смеси определяет такой показатель, как степень разделения:
R=( τR1-τR2 )/ [τ0,5(1)+ τ 0,5(2)].
При вытеснительном методе в колонку вводится порция многокомпонентной анализируемой смеси, компоненты которой поглощаются сорбентом. Затем с помощью более сорбирующегося вещества они последовательно вытесняются.
Фронтальный метод характеризуется тем, что анализируемую смесь непрерывно подают в верхнюю часть колонки и собирают отдельные фракции фильтрата на выходе. Вначале появляется растворитель, затем менее сорбирующийся компонент, далее – смесь.
В промышленных хроматографах преимущественно используется проявительный метод.
По типу используемых подвижных и неподвижных фаз хроматографические методы классифицируются следующим образом:
Фаза |
Тип |
|
подвижная |
неподвижная |
газоадсорбционный жидкостно-адсорбционный
газожидкостный жидкостно-жидкостный |
газ |
твёрдое тело
|
|
жидкость
|
||
газ |
жидкость
|
|
жидкость
|
Большее применение нашли газовые хроматографы. Они классифицируются на насадочные, капиллярные и микронасадочные.
Одним из основных элементов газовых хроматографов является разделительная колонка.
Как правило, длина колонки составляет 1–5 м, при этом у капиллярных она может доходить до 300 м.Колонки размещаются в термостатах, а форма их может быть U-образной или спиральной. Внутренний диаметр 0,5–5 мм. В капиллярных – 0,15–0,5 мм.Материал трубки – металл, стекло, фторопласт.
В газожидкостных хроматографах широко используется программированное измерение температуры.
В качестве неподвижной фазы в газоадсорбционных хроматографах применяются следующие вещества: активированный уголь, селикагель, алюмогель. Размер зёрен адсорбентов 0,1– 0,8 мм.
В качестве жидких сорбентов используются различные масла, наносимые на поверхность твёрдого носителя. Размеры частиц 0,25– 0,5 мм. Предварительно жидкую фазу растворяют в метаноле или ацетоне, которые в последствии испаряются.
Капиллярные колонки заполняют растворимым жидким сорбентом под давлением. Растворитель затем испаряют.
В качестве газов-носителей используют азот, аргон, гелий, водород и углекислый газ.
Благодаря своей высокой теплопроводности водород обеспечивает большую чувствителъность детектора, основанного на этом методе. Недостатком является его взрывоопасность.
Линейная скорость газа-носителя в насадочных колоннах 2–5 см/с,
в капиллярных - 10–15 см/с. Расход газа составляет 0,1-2 см3/с, давление 0,5–1∙105 Па.
Ввод пробы 0,1–20 см осуществляется либо шприцем, либо дозатором определённого объёма.
В качестве подвижной жидкой фазы в жидкостных хроматографах используются спирты и эфиры. Подача и транспортировка подвижной фазы осуществляется под давлением до 30 МПа и выше.
Диаметр трубки колонки 1,5– 8 мм, длина 0,5–1 м.
В качестве неподвижной фазы могут быть твёрдые сорбенты и жидкости, наносимые на твёрдый носитель (40 мкм). В качестве жидкости используются углеводородные полимеры, хлороформ.
Детекторы используют следующих типов: по теплопроводности, термохимические, пламенно-ионизационные, ионизационные.
Пламенно-ионизационные детекторы основаны на измерении электрического сопротивления пламени водорода при введении в него компонентов анализируемой смеси.
При введении органического вещества в поток носителя происходит ионизации молекул компонента и сопротивление пламени резко снижается.
В ионизационных детекторах происходит ионизация в камере при попадании в неё компонента, что приводит к резкому снижению сопротивления.
В качестве детекторов в жидкостных хроматографах применяются рефрактометры, диэлькометры, ультрафиолетовые и полярографические измерительные преобразователи.
Градуировка хроматографов осуществляется следующими методами:
1. Абсолютным - по всем анализируемым компонентам.
2. Внутренней нормализации - градуировочный коэффициент определяется по одному чистому веществу, для других коэффициенты определяют по соотношению теплоёмкостей.
3. Внутреннего стандарта - путём введения в градуировочную смесь стандартного вещества.