Газовый хроматограф: виды и устройство

Хроматограф представляет собой устройство, которое предназначено для анализа состава различных газов и определения процента содержания их важнейших компонентов. Из этой концентрации вычисляются такие величины, как удельная теплота сгорания, нормальная и относительная плотность, число Воббе, теплотворная способность и метановое число. Данные приборы используются в работе добывающих, энергетических, производственных и других предприятий. Они особенно востребованы в местах, где возможно смешение газа из различных месторождений, хранилищ или от нескольких поставщиков.

Метод хроматографии основан на разделении исследуемого вещества на две фазы: подвижную и неподвижную. Первая может иметь различное агрегатное состояние. В зависимости от этого параметра подвижной фазы метод подразделяют на газовый, жидкостный и сверхкритический флюидный.

Конструкция и схема работы хроматографа

Прибор состоит из следующих основных элементов:

• системы для ввода пробы исследуемой среды;
• хроматографической колонки;
• детектирующего устройства;
• системы регистрации и термостатирования.

Принцип работы оборудования заключается в следующем:

1. Из баллона в хроматографическую колонку подается газ-носитель. Она имеет диаметр 2–5 мм и длину от 1 до 10 м. Колонка заполнена специальным сорбентом и помещена в термостат. Благодаря этому обеспечивается поддержание заданной температуры.
2. Проба газа вводится либо ручным способом с помощью шприца или микрошприца, либо с применением микродозаторов.
3. В хроматографической колонке осуществляется разделение многокомпонентной смеси на несколько бинарных составов, которые состоят из газа-носителя и одного из анализируемых компонентов. В зависимости от сорбционных свойств исследуемых веществ они в определенном порядке попадают в детектор.
4. В детектирующем устройстве происходит ряд процессов (например, изменение теплопроводности и ионизационного тока). В результате этого происходит фиксация концентрации выходящих компонентов.
5. Детекторы преобразуют информацию в электрический сигнал, который записывается в графическом виде, представляющем собой выходную кривую (хроматограмму).

Виды хроматографов

Приборы преимущественно отличаются друг от друга типом используемых колонок и детекторов. Рассмотрим, какими бывают эти главные компоненты конструкции.

Колонки делятся на две группы:

• Насадочные. Они отличаются большим диаметром и возможностью самостоятельного изготовления путем заполнения заранее приготовленным адсорбентом.
• Капиллярные полые. Они производятся из трубок очень малого диаметра (чаще всего — от 0,1 до 0,53 мм). Такая конструкция обеспечивает сокращение времени анализа и улучшение разделения компонентов.

Детекторы также бывают нескольких типов:

• пламенно-ионизационными;
• пламенно-фотометрическими;
• термоионными;
• электронозахватными;
• электрохимическими;
• хемилюминесцентными.

Дополнительная информация по теме

Газовые хроматографы RMG «PGC 9300» и MicroSAM