×
19.04.2019
219.017.2da5

СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ В ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: аналитическая химия, газохроматографический анализ воды. Сущность изобретения: сначала проводят осушку измерительной системы перед дозированием исследуемой газовой смеси и концентрирование анализируемой пробы путем чередования продувки системы инертным газом при нагреве и вакуумирования с контролем степени осушки по фоновому пику воды на контрольной хроматограмме атмосферы измерительной системы до полного удаления указанного пика. Концентрирование пробы ведут из замкнутой емкости сорбированием пробы при охлаждении до температуры жидкого азота с последующим десорбированием при нагреве до температуры выше температуры кипения воды. Десорбцию проводят в устройстве типа ловушки, выполненном в виде U-образной трубки, погруженной сначала в охлаждающую среду, затем в обогревающую среду. Определение содержания воды ведут прямым газохроматографическим методом с измерением аналитического сигнала детектора по теплопроводности на основе проведения калибровочных измерений с подготовкой калибровочных проб. Калибровочные измерения проводят на калибровочных пробах воздуха, каждая из которых характеризуется последовательно возрастающим давлением, с построением калибровочных графиков зависимости высоты пика воды в каждой очередной калибровочной пробе воздуха от содержания ее в эталонной пробе воздуха, определенной по психрометру, дозирование исследуемой газовой смеси в измерительную систему проводят пропусканием через металлическую трубку, дополнительно размещенную между исследуемой емкостью и ловушкой, снабженную нагревателем, а газохроматографическое определение содержания воды осуществляют с использованием колонки, заполненной полихромом-1 в качестве твердого носителя, обработанного жидкой фазой. Технический результат: возможность исследования замкнутых емкостей, находящихся под давлением ниже атмосферного, обеспечение экспрессности анализа, упрощение за счет исключения трудоемкого этапа подготовки жидких калибровочных смесей фиксированного состава, повышение надежности способа за счет приведения к однородному фазовому состоянию и анализируемых и калибровочных проб. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к методикам хроматографического определения содержания воды в газовых смесях.

Известен способ количественного газохроматографического определения воды в газовых смесях, включающий динамическое определение влаги в движущемся потоке газовой смеси (ж. "Заводская лаборатория", М., изд, "Металлургия", 1975 г., т,41, 5, с.542).

К недостаткам известного способа относится отсутствие возможности исследования стационарно установленных замкнутых емкостей, находящихся под низким давлением содержащейся в них газовой смеси, а также трудоемкость при проведении операции двойного концентрирования и наличия ультразвукового детектора, применяемого для измерения содержания воды.

Известен в качестве наиболее близкого по технической сущности и техническому результату к заявляемому способ количественного газохроматографического определения воды в газовых смесях (ж. "Заводская лаборатория", М., изд, "Металлургия", 1981 г., т.47, 4, с. 18), включающий предварительное дозирование исследуемой газовой смеси в измерительную систему, концентрирование анализируемой пробы путем сорбирования последней при охлаждении инертным газом до температуры жидкого азота с последующим десорбированием при нагреве до температуры выше температуры кипения воды, которое проводят в устройстве типа ловушки, выполненном в виде U-образной трубки, погруженной в обогреваемую среду, хроматографическое определение содержания воды с измерением аналитического сигнала детектора по теплопроводности, проведение калибровочных измерений с подготовкой калибровочных проб. В прототипе пробы дозируются из динамического потока газовой смеси.

К недостаткам прототипа относится отсутствие возможности исследования замкнутых емкостей, находящихся под низким давлением содержащейся в них газовой смеси, невысокая экспрессность анализа, достаточно высокая трудоемкость этапа подготовки жидких калибровочных смесей фиксированного состава, невысокая надежность способа за счет различного неоднородного фазового состояния анализируемых и калибровочных проб.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка простого и надежного способа прямого газохроматографического определения воды в газовых смесях, содержащихся в замкнутых емкостях, находящихся под произвольным давлением, в том числе и под давлением ниже или выше атмосферного.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа, заключается в обеспечении возможности исследования замкнутых емкостей, заполненных газовыми смесями, находящимися под давлением ниже атмосферного, в обеспечении экспрессности анализа, в упрощении за счет исключения трудоемкого этапа подготовки жидких калибровочных смесей фиксированного состава, в повышении надежности способа за счет приведения к однородному фазовому состоянию и анализируемых и калибровочных проб.

Указанные задача и новый технический результат достигаются тем, что в известном способе количественного газохроматографического определения воды в газовых смесях, включающем предварительное дозирование исследуемой газовой смеси в измерительную систему и концентрирование анализируемой пробы путем сорбирования последней при охлаждении инертным газом до температуры жидкого азота с последующим десорбированием при нагреве до температуры выше температуры кипения воды, которое проводят в устройстве типа ловушки, выполненном в виде U-образной трубки, погруженной сначала в охлаждающую, а затем в обогревающую среды, прямое газохроматографическое определение содержания воды с измерением аналитического сигнала детектора по теплопроводности, проведение калибровочных измерений с подготовкой калибровочных проб, в соответствии с предлагаемым способом, перед отбором анализируемых проб, которое осуществляют из исследуемой замкнутой емкости, проводят осушку измерительной системы путем чередования продувки системы инертным газом при нагреве и вакуумирования с контролем степени осушки по фоновому пику воды на контрольной хроматограмме атмосферы измерительной системы до полного удаления последнего, калибровочные измерения проводят на калибровочных пробах воздуха, каждая из которых характеризуется последовательно возрастающим давлением, с построением калибровочных графиков зависимости высоты пика воды в каждой очередной калибровочной пробе воздуха от содержания ее в эталонной пробе воздуха, определенного по психрометру, дозирование исследуемой газовой смеси в измерительную систему проводят пропусканием через металлическую трубку, дополнительно размещенную между исследуемой замкнутой емкостью и ловушкой, снабженную нагревателем, а газохроматографическое определение содержания воды осуществляют с использованием колонки, заполненной полихромом-1 в качестве твердого носителя, обработанным жидкой фазой (6% полиэтиленгликоль марки ПЭГ-2000).

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

На чертеже изображена схема измерительной системы, где
1 - краны;
2 - исследуемая замкнутая емкость (стеклянный баллон);
3 - обогреваемая металлическая трубка;
4 - образцовый вакуумметр;
5 - ловушка;
6 - емкости с охлаждающей или обогревающей средой;
7 - кран-дозатор;
8 - хроматограф;
9 - источник инертной среды;
10 - вакуумный насос;
11 - измерительная система.

Измерительная система (11) продувается инертным газом с нагреванием (3) и вакуумированием (10) до отсутствия влаги по фоновому пику воды. Из замкнутой емкости (2) дозируется анализируемая проба в измерительную систему (11) по давлению, регистрируемому (4). Затем из всей измерительной системы (порядка 120 мл) вымораживается или концентрируется влага на ловушку (5), после чего производят десорбцию содержимого ловушки путем нагревания на масляной бане (6) переключением с помощью крана-дозатора десорбированной пробы на разделительную колонку хроматографа (8), где вода регистрируется в виде пика с помощью детектора по теплопроводности и потенциометра.

Предлагаемый способ количественного газохроматографического определения воды в газовых смесях использует дозирование исследуемой газовой смеси в измерительную систему.

Дозирование исследуемой газовой смеси в измерительную систему проводят пропусканием через металлическую трубку, дополнительно размещенную между исследуемой емкостью и ловушкой, снабженную нагревателем. Использование в предлагаемом способе металлической трубки предусмотрено для организации концентратора, в который входит и "ловушка". Наиболее предпочтительно использование трубок, выполненных из нержавеющей стали, т.к. в этом случае наблюдается минимальная проницаемость и адсорбционная способность по отношению к воде.

Нагрев металлической трубки в предлагаемом способе предусмотрен на этапе, предшествующем измерениям для надежного десорбирования всей содержащейся в измерительной системе влаги, что также обеспечивает устранение фактора погрешности и повышает точность проводимых в способе измерений.

Расположение указанной металлической трубки между исследуемой емкостью и ловушкой приводит к уменьшению времени, необходимого для очистки системы от влаги и для концентрирования ее на ловушке, что обеспечивает упрощение, экспрессность и точность способа.

Измерительная система сначала подвергается осушке путем чередования продувки системы инертным газом при нагреве и вакуумирования с контролем степени осушки по фоновому пику воды на контрольной хроматограмме атмосферы измерительной системы до полного удаления последнего, что снижает погрешность последующих измерений.

Затем проводят концентрирование анализируемой пробы в устройстве типа ловушка путем сорбирования инертным газом воды в качестве охлаждающей среды при охлаждении до температуры жидкого азота, в результате которого происходит охлаждение анализируемой пробы. Далее проводят десорбирование при нагреве до температуры выше температуры кипения воды, проводимое в ловушке, выполненной в виде U-образной трубки и погруженной в обогревающую среду, например в масляную баню. Такое объединение в единую систему концентратора участка дозирования (металлической трубки), ловушки позволяет производить концентрирование прямо из замкнутой измеряемой емкости и последующее измерение воды в анализируемой пробе и в этом плане обеспечивает функцию и концентратора и измерительной системы в совокупности. Это упрощает всю систему в целом по сравнению с прототипом и уменьшает время проведения подготовительных операций.

Далее проводят калибровочные измерения с подготовкой калибровочных проб воздуха, каждая из которых характеризуется последовательно возрастающим давлением, которое зависит от порядка величины концентрации воды в анализируемой пробе. Так, при содержании воды в диапазоне концентраций от 0,2-20 относит.%), давление в каждой пробе отличается на величину ~10 ГПа, а если содержание воды более 20 относит.%, то, соответственно, и давление в каждой пробе будет возрастать, вплоть до близкого к атмосферному.

Построение калибровочных графиков зависимости высоты пика воды (в мм) в каждой очередной калибровочной пробе воздуха от абсолютного содержания воды в последней (в г) проводят после определения абсолютного содержания воды (в г/м3) в эталонной пробе воздуха, определенного по психрометру. Для этого сначала берут произвольную эталонную пробу воздуха из окружающей среды и подвергают ее анализу на психрометре. Измеренную величину содержания воды в воздухе используют для построения калибровочных графиков. Затем готовят газовые калибровочные пробы, взятые из воздуха рабочего помещения, и строят калибровочные графики. Надежность способа, как показывают эксперименты, значительно повышается за счет приведения к однородному фазовому состоянию и анализируемых и калибровочных проб.

Т.о., при использовании предлагаемого способа обеспечивается возможность исследования замкнутых емкостей, заполненных газовыми смесями, находящимися под давлением ниже атмосферного, повышение экспрессности анализа и упрощение за счет исключения трудоемкого этапа подготовки жидких калибровочных смесей фиксированного состава, повышение надежности способа за счет приведения к однородному фазовому состоянию и анализируемых и калибровочных проб.

Возможность промышленного использования предлагаемого способа подтверждается следующим примером.

Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый способ опробован на опытной установке, выполненной в виде, изображенном схематично на чертеже.

Измерительная система содержит начальный обогреваемый трубчатой электрической печью дозатор (3), ловушку (5), выполненную в виде U-образной трубки из металла, вакууметр (4), кран-дозатор (7) и краны-переключатели (1). Исследуемая емкость (2) выбрана в виде стеклянного баллона, предварительно очищенного от влаги, который заполняют исследуемой газовой смесью. Анализировались три пробы исследуемой газовой смеси, содержащие воду (по данным, параллельно проверенным другими методами), в относит.%:
Проба 1 - 8,3
Проба 2 - 7,3
Проба 3 - 0,28
Те же пробы 1, 2 анализировались методом индикаторных трубок, а проба 3 - методом Илосвая, в относит.%:
Проба 1 - 10,0
Проба 2 - 7,0
Проба 3 - 0,306
Осушка измерительной системы проводилась сухим гелием путем напуска и последующего скачивания атмосферы при одновременном нагревании стальной трубки. После осушки измерительная система проверялась на отсутствие в ней влаги, для чего ее прокачивали в течение 1 мин через ловушку, помещенную сначала в жидкий азот, с последующим десорбированием влаги путем нагрева ловушки в среде с силиконовым маслом 5 (ПС-5, ГОСТ 13004-77) на разделительную колонку. При отсутствии фонового пика измерительная система считается готовой к работе.

Анализируемый газ отбирают в измерительную систему по вакуумметру. Для конценрирования подводят под ловушку жидкий азот и открывают кран на насос. Затем переключают кран-дозатор на колонку и размораживают ловушку масляной баней (120oС) в течение 6 с. Применение прямого газожидкостного варианта хроматографии (в отличие от прототипа) позволило исключить операцию осушки газа-носителя и улучшить симметричность пика воды и его отделение от сопутствующих примесей и как следствие повысить надежность получаемых результатов анализа.

Для отбора проб из удаленных от лаборатории магистральных систем использовали стеклянные баллоны в качестве замкнутых емкостей, которые предварительно обезгаживались многократной промывкой воздухом при нагревании с последующим стравливанием в атмосферу.

Газохроматографическое определение содержания воды осуществляют с использованием колонки, заполненной полихромом-1 в качестве твердого носителя, обработанным жидкой фазой.

В качестве жидкой фазы для обработки полихрома-1 было использован раствор полиэтиленгликоля в органическом растворителе производства фирмы "FHEMAPOL", Чехия (6% основного вещества марки ПЭГ - 2000).

Предел обнаружения исследуемой воды в исследуемых газовых смесях 0,02 относит. % (0,004 г/м3) получается из проб объемом ~40 мл. В интервале содержаний 0,2-80 относит.%, ошибка определения составляет 11-17%.

Т.о., при реализации предлагаемого способа в лабораторных условиях обеспечены возможности исследования замкнутых емкостей, заполненных газовыми смесями, находящимися под давлением ниже атмосферного, повышение экспрессности анализа и упрощение за счет исключения трудоемкого этапа подготовки жидких калибровочных смесей фиксированного состава, а также повышение надежности способа.

Способколичественногогазохроматографическогоопределенияводывгазовыхсмесях,включающийдозированиеисследуемойгазовойсмесивизмерительнуюсистемуиконцентрированиеанализируемойпробыпутемсорбированияпоследнейприохлаждениидотемпературыжидкогоазотаспоследующимдесорбированиемпринагреведотемпературывышетемпературыкипенияводы,котороепроводятвустройстветипаловушки,выполненномввидеU-образнойтрубки,погружаемойсначалавохлаждающую,азатемвобогревающуюсреды,прямоегазохроматографическоеопределениесодержанияводысизмерениеманалитическогосигналадетекторапотеплопроводности,проведениекалибровочныхизмеренийсподготовкойкалибровочныхпроб,отличающийсятем,чтопередотбороманализируемыхпроб,котороеосуществляютизисследуемойзамкнутойемкости,проводятосушкуизмерительнойсистемыпутемчередованияпродувкисистемыинертнымгазомпринагревеивакуумированиясконтролемстепениосушкипофоновомупикуводынаконтрольнойхроматограммеатмосферыизмерительнойсистемыдополногоудаленияпоследнего,калибровочныеизмеренияпроводятнакалибровочныхпробахвоздуха,каждаяизкоторыххарактеризуетсяпоследовательновозрастающимдавлением,спостроениемкалибровочныхграфиковзависимостивысотыпикаводывкаждойочереднойкалибровочнойпробевоздухаотсодержанияеевэталоннойпробевоздуха,определенногопопсихрометру,дозированиеисследуемойгазовойсмесивизмерительнуюсистемупроводятпропусканиемчерезметаллическуютрубку,дополнительноразмещеннуюмеждуисследуемойзамкнутойемкостьюиловушкой,снабженнуюнагревателем,агазохроматографическоеопределениесодержанияводыосуществляютсиспользованиемколонки,заполненнойполихромом-1вкачестветвердогоносителя,обработаннымжидкойфазой.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 45.
20.02.2019
№219.016.c483

Способ установки длинномерных плоских измерительных датчиков в грунт

Изобретение относится к испытательной технике для установки длинномерных плоских измерительных датчиков для определения параметров движения объектов в грунте. Способ включает формирование в грунте в местах измерения площадок для размещения датчиков, установку перед размещением в местах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02161676
Дата охранного документа: 10.01.2001
20.02.2019
№219.016.c4a4

Кассета для установки длинномерного плоского изделия

Изобретение предназначено для установки длинномерного плоского изделия в грунты или другие сыпучие среды, например контактных датчиков для измерения параметров движения объектов в грунте, и может быть использовано в испытательной технике. Кассета содержит отбортованные по верхнему краю и с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02148006
Дата охранного документа: 27.04.2000
11.03.2019
№219.016.d765

Газогенератор

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в системах вытеснения или аэрации жидкостей или порошков. Газогенератор содержит корпус с газовыводом, пиротехнический газогенерирующий заряд, установленный в корпусе с боковым зазором, инициирующее устройство, расположенное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02234364
Дата охранного документа: 20.08.2004
11.03.2019
№219.016.d769

Устройство для гальванического разделения сигналов

Изобретение относится к измерительной технике. Достигаемый технический результат - упрощение устройства и уменьшение энергопотребления устройства. Устройство для гальванического разделения сигналов, содержащее автоколебательный блокинг-генератор (1) с нагрузочной (2) и компенсирующей (3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231900
Дата охранного документа: 27.06.2004
11.03.2019
№219.016.d76b

Устройство для заряда емкостного накопителя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания устройств, использующих энергию предварительно заряженных конденсаторных батарей. Техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования зарядного напряжения за счет уменьшения времени реакции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231192
Дата охранного документа: 20.06.2004
11.03.2019
№219.016.d76f

Устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц

Изобретение предназначено для очистки газов и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Устройство для очистки газообразных сред от взвешенных частиц содержит цилиндрический корпус с размещенным тангенциально в его верхней части штуцером ввода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231396
Дата охранного документа: 27.06.2004
11.03.2019
№219.016.d77c

Способ получения многослойных магнитных пленок

Изобретение относится к области напыления тонких пленок и может быть использовано в производстве магнитных датчиков. Технический результат изобретения - повышение рабочих характеристик датчика магнитного поля и получение магнитных слоев с малой и одинаковой коэрцитивной силой и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02233350
Дата охранного документа: 27.07.2004
11.03.2019
№219.016.d786

Инерционный включатель

Изобретение предназначено для измерения действующих ускорений в системах автоматики летательных аппаратов и систем безопасности автомобилей. Техническим результатом является обеспечение несрабатывания при высокочастотных виброударных воздействиях и обеспечение измерения ускорений при действии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237310
Дата охранного документа: 27.09.2004
11.03.2019
№219.016.ddf8

Способ генерации периодической последовательности импульсов свч-излучения в приборе с виртуальным катодом

Применение: СВЧ-электроника, может быть использован для генерации периодической последовательности мощных импульсов СВЧ-излучения. Сущность: предложен способ генерации периодической последовательности импульсов СВЧ-излучения в приборе с виртуальным катодом, содержащем диодную область,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02173907
Дата охранного документа: 20.09.2001
11.03.2019
№219.016.de0c

Плазменный прерыватель тока

Изобретение относится к мощной импульсной технике и может быть использовано при создании генераторов импульсов высокого напряжения тераваттной мощности для питания сильноточных ускорителей заряженных частиц, Z-пинчевых нагрузок и т. д. ППТ содержит источник импульса тока, подключенный к двум...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02165684
Дата охранного документа: 20.04.2001
+ добавить свой РИД