Газовый хроматограф – специальное устройство, разработанное для аналитического исследования сложнокомпонентных газовых веществ через разделение на односоставные элементы. В чистом виде вещества изучаются по качественным и количественным параметрам. Для проведения анализа допускается применение возможных методов химического или физического влияния.
Если исследуемая газообразная проба после обработки в хроматографе не разделяется, вещество считается однородным. Газовые хроматографы, используемые для изучения компонентов газовых смесей, широко применяются в исследовательских процессах в различных сферах промышленной деятельности. Установки в равной степени пригодны для аналитики веществ, используемых в фармацевтической промышленной деятельности и на газодобыче.
Принципы эксплуатации хроматографа
Установка функционирует в соответствии с базисными принципами. Это подразумевает, что разделение элементов происходит в интервале фаз подвижного и неподвижного процессов. Проведение исследований через газовый хроматограф на подвижной фазе осуществляется с веществами, которые находятся в газо- или парообразном состоянии.
В качестве элюентного вещества применяется водород, гелий или азот. Неподвижная фаза может протекать в газообсорбционной хроматографии, которая относится к твердым телам, и в газожидкостной хроматографии, характерной для жидкообразных веществ.
Порядок исследовательского процесса
Аналитика сложных газовых веществ происходит в следующем порядке:
- Образец поступает в вводной сектор. Чтобы точно определить количество пробы, забор осуществляется специальным дозатором. На этом же этапе происходит испарение жидкообразной субстанции, после чего материал поступает в хроматографический трубчатый или капиллярный проход, именуемый колонкой.
- Разделение газовой сложной субстанции на отдельные однородные компоненты. Во время преобразования смеси в монокомпонентное состояние происходит процесс активной сорбции или десорбции веществ, протекающий при участии элюента.
- Перемещение разделенных компонентов и транспортировочной газовой среды в детектор. Происходит фиксация веществ, отличающихся от среды носителя, по физическим и химическим критериям с последующей трансформацией в электросигнал.
- Увеличение силы электросигнала до переформатирования в аналоговое напряжение. Происходит оцифровка данных.
- Построение хроматограммы. Регистрирующее устройство графически отображает взаимосвязь сигналов с временными промежутками. Созданная таким способом графическая схема называется хроматограммой.
Конструкция хроматографического газового устройства
Прибор – сложный комплекс, в котором каждый сектор выполняет свойственную ему функцию. В состав стандартного хроматографа газа входят следующие системы:
- Накопитель газового носителя. Конструкционный элемент представлен в виде сорокалитрового баллона, заправленного газом. Вещество содержится под высоким давлением.
- Регулятор. Узел обеспечивает контролируемый расход газов и требуемый показатель давления при входе в систему.
- Элемент для закачивания пробных веществ, через который образец газа или газовой смеси переходит в колонку хроматографического устройства.
- Колонка. Состоит из трубчатых сосудов. В резервуаре происходит дифференцирование проверяемых веществ.
- Детекторы. Размещаются на выходе из трубно-колоночной конструкции. Их задача – фиксация полученных концентратов и регистрация свойств, которые выделяют вещества из носителя.
- Усилитель электросигнала.
В конструкцию установки входит расходомер. Прибор обеспечивает контролируемый расход газа. Составление графической хроматограммы выполняется регистратором. Эту функцию выполняет ПК или самопишущее устройство. Последнее используется не часто, так как вытеснено другими видами оборудования.
Колонки
Важнейший элемент аналитического устройства. Во время исследовательского процесса трубообразные емкости заполняются неподвижной фазой. В момент прохождения газов через трубы колонки происходит разделение на однокомпонентные элементы.
Колонки представлены двумя разновидностями:
- Насадочные (набивные). Это трубки диаметром приблизительно до 2 мм. Они заранее наполняются адсорбентом. Изделия несложные, можно изготовить собственными усилиями.
- Капиллярные. Комбинируются из трубок мини-диаметра от 0,1 до 0,53 мм. Мелкие емкости значительно снижают размытие пиков, которое происходит под воздействием диффузии. Дифференцирование газовых смесей происходит с большей эффективностью. Это отражается на скорости процесса и повышении качества аналитического процесса вследствие улучшенного деления газов на компоненты.
Значение детекторов в газовой хроматографии
Элементы обеспечивают точность определения качественных и количественных показателей по анализируемым газовым веществам.
Разновидности распространенных детекторных устройств:
- теплопроводный или катарометр;
- пламенно-ионизационный;
- термоионный;
- электронного захвата;
- пламенно-фотометрический.
Объекты аналитических исследований
Чтобы вещество можно было проанализировать с применением газового хроматографа, оно должно обладать такими свойствами как летучесть, стойкость к термическим воздействиям, инертность. Молекулярная масса не должна превышать показатель в 400 единиц.
Условие несложное, так как наличие данных характеристик свойственно большинству газовых веществ органического происхождения. Кроме того, данный метод исследования может применяться по отношению к смесям с неорганической природой.
Возможности применения
Использование устройств для дифференцированной аналитики газовых субстанций актуально для промышленной, медицинской, криминалистической деятельности.
Некоторые направления применения хроматографических аппаратов:
- Изучение продуктов горения для определения типов топлива.
- Исследование особенностей эксплуатации печей промышленного назначения, приборов для топки, парогенераторных агрегатов и прочих систем. Метод хроматографической аналитики позволяет изучать эффективность работы оборудования.
- Контроль состава воздуха. Необходим для исследований в производственных и складских помещениях, в рудниках, шахтах и т.д.
- Анализ количественных и качественных показателей компонентов медикаментов.
Резюме
Газовые хроматографы показали высокую эффективность, точность анализов, надежность и долговечность. Перечень практического применения расширяется. Оборудование активно используется в мировой практике. Компания «НПП Химэлектроника» более 20-ти лет осуществляет разработку и производство вспомогательных приборов – генераторов чистых газов – необходимых для проведения аналитических исследований и, в первую очередь, для обеспечения процесса газовой хроматографии.
