Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Детектор по теплопроводности (катарометр).

Рассмотрим принципы работы основных детекторов

Универсальный детектор, наиболее широко используется в ГХ. Он представляет собой металлический блок с двумя полостями. В них находятся спирали. Спираль изготовлена из металла с высоким термическим сопротивлением (Pt, W, их сплавы, Ni) (рис.2). Через спирали проходит постоянный ток, в результате чего они нагреваются. Пусть верхний канал – 1, нижний – 2. Через верхний канал проходит газ-носитель. Он подхватывает пробу идет в испаритель и далее – в колонку. Спирали в каналах 1 и 2 подобраны таким образом, что их сопротивления равны (R1 = R2). Если спираль 2 как и спираль 1 обмывает чистый газ-носитель, спираль теряет постоянное количество теплоты, тогда R1 = R2, самописец рисует базовую линию (рис. 3 а). Если состав газа-носителя содержит вещество, то меняется теплопроводность газа и соответственно температура спирали. Это приводит к изменению сопротивления нити, которое измеряют с помощью моста Уитстона, тогда R1 ≠ R2. Чем больше концентрация аналита в газе-носителе, тем больше изменяется сигнал детектора (Рис. 3 б). Катарометр - пример неионизационного детектора.

 

Рис. 2. Схема катарометра.

Рис. 3. Сигнал детектора.

 

Наиболее широко используются ионизационные детекторы, принцип работы которых основан на изменении ионного тока, вызванного введением в детектор анализируемого вещества. Ионный ток возникает под действием источника ионизации и электрического поля между электродами детектора.

В качестве источников ионизации используют:

1.пламена (пламенно-ионизационный детектор - ПИД)

2.электронную и ионную эмиссию (термоионный детектор - ТИД)

3.радиоактивные изотопы (детектор электронного захвата - ЭЗД)

4.фотоионизацию (фотоионизационный детектор - ФИД).

В ионизационных детекторах создаются условия, при которых концентрация заряженных частиц или скорость переноса частиц в электрическом поле зависят от состава газа в камере детектора.

 

Детектор электронного захвата (ЭЗД) представляет собой ячейку (ионизационная камера) с двумя электродами, в которую поступает газ-носитель с компонентами разделяемой смеси (рис. 4).

В камере компоненты смеси облучаются постоянным потоком электронов. Один из электродов изготовлен из материала, являющегося источником β-излучения (63Ni, 3H, 226Ra). Наиболее удобный источник излучения — титановая фольга, содержащая адсорбированный тритий. В детекторе происходит взаимодействие электронов с молекулами определенных типов. При этом образуются стабильные анионы:

АВ + е = АВ- ± энергия, АВ + е = А + В- ± энергия.

(± энергия - выделение и поглощение энергии)

Рис. 4. Схема электронно-захватного детектора: 1 — газ-носитель + компоненты; 2 — источник излучения; 3 — сброс в атмосферу; 4,5 — электроды

 

В ионизованном газе-носителе в качестве отрицательно заряженных частиц присутствуют только электроны. В присутствии соединения, которое может захватывать электроны, ионизационный ток детектора уменьшается. Этот детектор дает отклик на соединения, содержащие галогены, фосфор, серу, нитраты, свинец, кислород. На большинство углеводородов он не реагирует.

Пламенно-ионизационный детектор (ПИД). Схема ПИД приведена на рис. 5.

Рис. 5. Схема пламенно-ионизационного детектора: 1— ввод разделяемой смеси колонки; 2 — ввод водорода; 3 — сброс в атмосферу, 4— собирающий электрод; 5 — катод; 6 — ввод воздуха

 

Выходящие из колонки компоненты смешиваются с водородом и поступают в форсунку горелки детектора. Образующиеся в пламени ионизованные частицы заполняют межэлектродное пространство. При этом сопротивление снижается, а ток резко усиливается. Чувствительность ПИД зависит от выбора скорости потока используемых газов (газ-носитель ~ 30-50 мл/мин, Н2 ~30 мл/мин, воздух ~ 300—500 мл/мин). ПИД реагирует практически на все соединения, кроме Н2, инертных газов, 02, N2, оксидов азота, серы, углерода, а также воды. Это детектор имеет широкую область линейного отклика (6—7 порядков), поэтому он наиболее пригоден при определении следовых количеств веществ.

 

Термоионный детектор (ТИД). Является модификацией пламенно-ионизационного детектора. Он селективен к азот- и фосфор-содержащим соединениям. Особенность этого детектора состоит в том, что вблизи водородного пламени горелки помещают соль щелочного металла (шарик, содержащий бромид рубидия). Нагретая соль атомизируется и образующиеся при этом атомы рубидия диссоциируют на ионы и электроны, которые попадают в электрическое поле. В присутствии соединения, содержащего галоген, азот или фосфор, ионный ток возрастает. В число таких соединений входят множество чрезвычайно опасных загрязнителей среды, например, гербицидов.

Принцип действия фотоионизационного детектора (ФИД) заключается в ионизации молекул, элюируемых с хроматографической колонки под действием вакуумного УФ-излучения и измерении возникающего ионного тока. Изменяя энергию излучения, можно варьировать чувствительность детектирования соединений различных классов. Особенно низкий предел обнаружения у этого детектора для ароматических углеводородов. Особенностью ФИД является то, что он не разрушает детектируемые соединения, и его можно использовать в комбинации с другими детекторами для более надежной идентификации сложных смесей.

Из других детекторов, важных для экологических анализов, необходимо сказать о пламенно-фотометрическом (ПФД), который отличается высокой селективностью

Пламенно-фотометрический детектор (ПФД).Это самый простой из спектроскопических детекторов в хроматографии. Он используется для селективного детектирования фосфора и серы. Газ, выходящий из колонки, подается в водородно-воздушное пламя. В результате неполного сгорания фосфор- и серосодержащих веществ образуются радикалы, которые возбуждаются и испускают излучение. Для его регистрации используют ФЭУ. Фосфор детектируют при 526 нм, а серу — при 394 нм.

 

Основные детекторы, применяемые в газовой хроматографии приведены в таблице.

 

Сочетание нескольких методов анализа в одно целое позволяет резко увеличить объем извлекаемой информации о веществе. Используют сочетание ГХ с масс-спектрометрией, атомно-эмиссионной спектроскопией и ИК-спектроскопией. Рассмотрим сочетание газовой хроматографии и масс-спектрометрии.

 

 

Таблица.Детекторы, используемые в ГХ

Детектор Селективность Определяемые соединения Смин (лин. диапазон)
Катарометр Универсальный Соединения различной природы 10-4 %об (3)
ПИД Универсальный Горючие органические соединения 10 пг углерода (7)
ФИД Универсальный Соединения различной природы 0,2 мкг/л (7)
ТИД Селективный Азот- и фосфор- содержащие соединения 1 пг азота; 5 пг фосфора (4)
ЭЗД Селективный Галогенсодержащие соединения 0,2 пг хлора (4)

 




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.