Детекторы для газовой и жидкостной хроматографии

 

В настоящее время разработано более 70 признаков детектирования газов для хроматографии, но чаще всего находят применение 2 метода:

1) термокондуктометрический (РИСУНОК 68)

2) пламенный ионизационный (РИСУНОК 69)

Термокондуктометрический анализатор имеет следующий принцип работы: с его помощью измеряют удельное тепловое сопротивление слоя газа постоянной толщины. Он имеет две камеры 2 и 3, размещенных в корпусе 1. Через измерительную камеру 2 прокачивается поток газов из хроматографической колонки ХК, а через камеру 3 прокачивается чистый газ-носитель.

Для примера, если это гелий или водород, имеющие собственную теплопроводность и наименьшее удельное сопротивление, при поступлении любого компонента теплопередача падает и терморезистор нагревается. Его сопротивление становится больше, чем сопротивление сравнительного резистора и это вызывает разбаланс моста 4, который регистрируется в виде пика. Обычные резисторы выпускаются из сплава вольфрама с рением и нагреваются до температуры 80..120'.

В работе пламенного ионизационного детектора используется явление ионизации молекул углерода с водородом пламени. Здесь в камере 1 располагается миниатюрная горелка 2 с внутренним диаметром 05..1мм. В нее подаются после смешивания поток водорода и поток из ХК. Кроме того, в камеру 1 подается поток воздуха. При сгорании водорода в потоке воздуха возникает пламя 3, причем сопротивление водородного пламени очень высоко и составляет 10е14 Ом. Когда вместе с газом-носителем из колонки в горелку поступают компоненты, содержащие атомы углерода, то происходит сгорание и ионизация их водородом пламени. Поэтому под действием электрического поля источника 8 между горелкой и коллектором 5, укрепленном на фторопластовом изоляторе 4, протекает ионный ток. Во внешней цепи через резистор R ток создает в нем наименьшее напряжение, которое воспринимается и усиливается высокоомным усилителем 6 и регистрируется потенциометром 7 (или компьютером). Ионнный ток может составлять от 10е-8..10е-14 А, что определяет необходимость использования входного сопротивления R= 0.5..20 Гом.

Сигналы детектора записываются выражением:

Kn — коэффициент преобразования детектора.

Ni — число атомов углерода в молекуле детектируемого компонента

Ai – объемная концентрация i-того компонента в газе-носителе.

 

Чаще всего используются рефрактометрические и спектрометрические анализаторы.

Рефрактометрический анализатор содержит 3 стеклянные пластины 9 и 10 (сплошные) и пластину с прорезью 8. Луч света от источника 1 через оптическую систему 2 направляется в торец пластины 8. Камера С — сравнительная камера, через нее прокачивается жидкость-носитель или она заполняется этой жидкостью однократно, а когда через измерительную камеру И прокачивается чистая жидкость-носитель из хроматографической колонки. Луч света распределяется так, как это показано на рисунке сплошной линией и в малой степени попадает в фотоприемник 5 через отверстие 4. Когда вместе с жидкостью-носителем из колонки поставляется i-ый компонент, луч света отклоняется (см. пунктир) и в большей степени попадает в фотоприемник. При этом он вырабатывает электрический сигнал, который усиливается электрическим усилителем 6 и регистрируется ПК 7. Этот сигнал описывается формулой:

Ki – коэффициент преобразования

Ni и Nж-н — коэффициент рефракции i-того компонента и коэффициент рефракции жидкости-носителя соответственно.

Ai — объемная концентрация i-того компонента в жидкости-носителе.

Объем камер этого детектора составляет 5 мм.

Рисунок 71.

 

Тонкослойный хроматограф

 

Деление компонентов жидкой среды в тонкослойном хроматографе осуществляется в тонком слое адсорбента, нанесенным на алюминиевую проволоку или пластину (чаще на пластину). Проба, объемом до 10 мкм, наноситься на один из торцов алюминиевой пластины в сухом виде. Затем, пластина 2 размещается вертикально или наклонно в камере 1. Для этого используется держатель 4, укрепленный на крышке 3. Пластина размещается в жидкости-носителе так, чтобы ее уровень не доходил до нанесенных на пластину проб П1 и П2. За счет капиллярных сил жидкость-носитель поднимается выше, так как гранулы абсорбента очень малы 0.1 мм. Эта жидкость захватывает пробы по мере подъема вверх и пробы разделяются на разные компоненты. После этого пластины изымаются из камеры 1, высушиваются, а затем обрабатываются парами йода, при этом пятнышки отдельных компонентов окрашиваются. После этого поверхность пластины сканируется оптическим сканером и по площади S определяют концентрацию отдельных компонентов. В дорогих моделях хроматографов пластину не высушивают, а облучают ультрафиолетовым светом. При этом биологически активные вещества светятся, а изображение пластины снимают с помощью цифровой камеры. Эти хроматографы применяют в криминалистике, на фармацевтических предприятиях, при биологических исследованиях.

 

Рисунок 74