技術(shù)文章
1、了解氣相色譜儀的結(jié)構(gòu),熟悉各單元組件的功能
2、熟悉氣路系統(tǒng),掌握檢驗(yàn)方法。
3、掌握載氣流速的測量和校正方法。
[基本原理]
1、氣路系統(tǒng)
氣路系統(tǒng)是氣相色譜儀中極為重要的部件。氣路系統(tǒng)主要指載氣連續(xù)運(yùn)行的密閉管路,包括連接管線、調(diào)節(jié)測量氣流的各個(gè)部件以及汽化室、色譜柱、檢測器等。使用氫焰檢測器時(shí),還需引入輔助氣體,如氫氣、空氣等。它們流經(jīng)的管路也屬于氣路系統(tǒng)。
由高壓鋼瓶供給的載氣,先經(jīng)減壓表使氣體壓力降適當(dāng)值,再經(jīng)過凈化管進(jìn)入色譜儀。色譜儀上的穩(wěn)壓閥、壓力表、調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)等部件是用來調(diào)節(jié)、控制、測量載氣的壓力和流速的。氫氣、空氣氣路系統(tǒng)也分別裝有相應(yīng)的調(diào)節(jié)、控制、測量部件。
氣路系統(tǒng)必須保持清潔、密閉,各調(diào)節(jié)、控制部件的性能必須正??煽?。
2、載氣流速
載氣流速是影響色譜分離的重要操作,必須經(jīng)常測定。色譜儀上的轉(zhuǎn)子流量計(jì),用以測量氣體體積流速,但轉(zhuǎn)子高度與流速并非簡單的線性關(guān)系,且與介質(zhì)有關(guān)。故需用皂膜流量計(jì)加以校正。
(1)視體積流速(CO)
用皂膜流量計(jì)在柱后直接測得的體積叫視體積流速。它不僅包括了載氣流速,且包括了當(dāng)時(shí)條件下的飽和蒸汽流速。
(2)實(shí)際體積流速(FCO)
PO:大氣壓,mmHg;PW:室溫下的飽和水蒸氣壓,mmHg
(3)校正體積流速(FC)
由于氣體體積隨溫度變化,而柱溫又不同于室溫,故需作溫度校正。
FC=FCO TC:柱溫,K;Ta:室溫,K
(4)平均體積流速()
氣體體積與壓力有關(guān)。但色譜柱內(nèi)壓力不均,存在壓力梯度,需進(jìn)行壓力校正。
=FC
Pi:柱入口處載氣壓力;Po:柱出口處載氣壓力,計(jì)算時(shí)Pi、Po單位要相同
[實(shí)驗(yàn)步驟]
氣相色譜常以高壓鋼瓶氣為氣源,使用鋼瓶必須安裝減壓表。
1、正確選擇減壓表。
減壓表接口螺母與氣瓶嘴的螺紋必須匹配。減壓表上有兩個(gè)彈簧壓力表,示值大的指示鋼瓶內(nèi)的氣體壓力,小的指示輸出壓力。開啟鋼瓶時(shí),壓力表指示瓶內(nèi)壓力,用肥皂水檢查接口處是否漏氣。
2、準(zhǔn)備凈化管
(1)清洗凈化管:先用10%NaOH溶液浸泡半小時(shí),用水沖洗烘干。
(2)活化清洗劑:硅膠—120℃烘藍(lán)色;活性炭—300℃烘2小時(shí);分子篩—550℃3小時(shí)。不得超過600℃
(3)填裝凈化管:三種等量凈化劑依次裝入凈化管,之間隔以玻璃棉。標(biāo)明氣體出入口,出口處塞一玻璃棉。硅膠裝在出口處。
3、管道的連接:用一段管子將凈化管連接到減壓表出口,凈化管的另一端接一可達(dá)色譜儀的管子。開啟氣源,用氣體沖洗一下,遂關(guān)氣源,將管道接到儀器口。
4、檢漏:保證整個(gè)氣路系統(tǒng)的嚴(yán)密性十分重要,須認(rèn)真檢查,易漏氣的地方為各接頭接口處。
檢漏方法
(1)開啟氣源,導(dǎo)入載氣、調(diào)節(jié)減壓標(biāo)為2.5 kg/cm2,先關(guān)閉儀器上的進(jìn)氣穩(wěn)壓閥。用小毛筆蘸肥皂水檢查從氣源到接口處的全部接口。
(2)將色譜柱接到熱導(dǎo)檢測器上,開啟進(jìn)氣減壓閥,并調(diào)節(jié)儀器上壓力表:2 kg/cm。調(diào)轉(zhuǎn)子流量計(jì)流速大,堵住主機(jī)外側(cè)的排氣口,如轉(zhuǎn)子流量計(jì)的浮子能落到底,則不漏氣;反之,則需用肥皂水檢查儀器內(nèi)部各接口。
(3)氫氣,空氣的檢查同前。
(4)漏氣現(xiàn)象的消除:上緊絲扣接口,如無效,卸開絲扣,檢查墊子是否平整,不能用時(shí)需更換。
5、載氣流速的測定及校正
(1)將柱出口與熱導(dǎo)檢測器相連,在皂膜流量計(jì)內(nèi)裝入適量皂液。使液面恰好處于支管口的中線處,用膠管將其與載氣相連。
(2)開啟載氣,調(diào)節(jié)載氣壓力需要值,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子高度。一分鐘后輕捏膠頭,使皂液上升封住支管即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)皂膜。
(3)用秒表記下皂膜通過一定體積所需的時(shí)間,換算成以mL/min為單位的載氣流速。
(4)用上述方法,依次測定轉(zhuǎn)子流量計(jì)高度為0、5、10、15、20、25、30格時(shí)的體積流速,然后測定另一氣路的流速。
(5)再分別測量以氫氣為載氣的氣路的流速。
(6)以轉(zhuǎn)子流量計(jì)上轉(zhuǎn)子的高度為橫坐標(biāo),以視體積流速為縱坐標(biāo),繪制轉(zhuǎn)子流量計(jì)的校正曲線,同時(shí)記錄載氣種類、柱溫、室溫、氣壓等參數(shù)。
(7)根據(jù)視體積流速,按下式可計(jì)算出實(shí)際體積流速
(8)據(jù)下式求出在柱溫條件下載氣在柱中的校正體積流速
[注意事項(xiàng)]
1、氫氣減壓表只許安裝在自燃性氣體鋼瓶上
2、氧氣減壓表安裝在非自燃性氣體鋼瓶上
3、安裝減壓表時(shí),所有工具及接頭,一律禁油
4、開啟鋼瓶時(shí),瓶口不準(zhǔn)對(duì)向人和儀器
5、凈化管垂直安裝,上口進(jìn)氣下口出氣
6、凡涂過皂液的地方用濾紙擦干。
[附表] 不同溫度時(shí)水的飽和蒸汽壓
溫度/℃ | Pw/mmHg | 溫度/℃ | Pw/mmHg | 溫度/℃ | Pw/mmHg |
10 | 9.12 | 20 | 17.5 | 30 | 31.8 |
11 | 9.84 | 21 | 18.7 | 31 | 33.7 |
12 | 10.5 | 22 | 19.8 | 32 | 35.7 |
13 | 11.2 | 23 | 21.1 | 33 | 37.7 |
14 | 12.0 | 24 | 22.4 | 34 | 39.9 |
15 | 12.8 | 25 | 23.8 | 35 | 42.2 |
16 | 13.6 | 26 | 25.2 | 36 | 44.6 |
17 | 14.5 | 27 | 26.7 | 37 | 47.1 |
18 | 15.5 | 28 | 28.3 | 38 | 49.7 |
19 | 16.5 | 29 | 30.0 | 39 | 52.4
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