Капиллярный газовый хроматограф

 

Изобретение относится к области газовой хроматографии и может найти применениеприанализесостава многокомпонентных смесей веществ, в таких отраслях народного хозяйства как химия , нефтехимия, медицина, биология, пищевая промышленность и др. Цель изобретения - повышение эффективности разделения и сокращение времени анализа. Капиллярный газовый хроматограф содержит инжектор для ввода пробы, капиллярную колонку , термостат для колонки и детектор Новым в капиллярном хроматографе является то, что капиллярная колонка имеет два участка с различным внутренним диаметром , снабжена тройником и трубопроводом для подачи газа-носителя, причем первый участок капиллярной колонки, соединенный с инжектором и одним из каналов тройника. имеет внутренний диаметр больше внешнего диаметра иглы микрошприца, служащего носителем пробы, а второй участок колонки, соединенный с детектором и вторым каналом тройника, имеет внутренний диаметр меньше диаметра иглы микрошприца. Тройник, соединяющий два участка капиллярной хроматографической когонки, снабжен трубопроводом для сброса газа-носителя в атмосферу, в котором установлен управляющий запорный клапан. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ё

СОГОЗ СОВГТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (51)э G 01 N 30/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 47622 !0/25 (22) 27,11.89 (46) 15.06,92. Бюл. ЬВ 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (72) В.М.Пошеманский и Э.П.Скорняков (53) 543.544 (088.8) (56) Патент Италии М 28092, кл. G 01 N 31/08, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 1483356, кл, G 01 N 30/02, 1989. (54) КАПИЛЛЯРНЫЙ ГАЗОВЫЙ ХРОМАТО ГРАФ (57) Изобретение относится к области газовой хроматографии и может найти применение при анализе состава . многокомпонентных смесей веществ, в таких отраслях народного хозяйства как химия, нефтехимия, медицина, биология, пищевая промышленность и др. Цель изобретения. — повышение эффективности раз1

Изобретение относится к газовой хроматографии и может найти применение при анализе состава многокомпонентных смесей веществ в таких отраслях народного хозяйства, как химия, нефтехимия. медицина, биология, пищевая промышленность и др.

Известен капиллярный газовый хроматограф, содержащий инжектор для ввода пробы, включающий цилиндрический корпус с каналом для ввода носителя пробы (иглы микрошприца), в котором установлен поворотный запорный кран, и каналом для подачи газа-носителя, капиллярную хроматографическую колонку, входной участок которой установлен в инжекторе напротив, И., 1741060 А1 деления и сг кращение времени анализа. Капиллярный газовый хроматограф содержит инжектор для ввода пробы, капиллярную колонку, термостат для колонки и детектор.

Новым в капиллярном хроматографе является то, что капиллярная колонка имеет два участка с различным внутренним диаметром, снабжена тройником и трубопроводом для подачи газа-носителя, причем первый участок капиллярной колонки, соединенный с инжектором и одним из каналов тройника. имеет внутренний диаметр больше внешнего диаметра иглы микрошприца, служащего . носителем пробы, а второй участок колонки, соединенный с детектором и вторым каналом тройника, имеет внутренний диаметр меньше диаметра иглы микрошприца. Тройник. соединяющий два участка капиллярной хроматографической колонки, снабжен трубоп- Б роводом для сброса газа-носителя в атмосферу, в котором установлен управляющий запорный клапан. 1 э.п. ф-лы, 1 ил, канала для ввода носителя пробы и коаксиально ему термостат для хроматографической колонки и детектор. соединенный с выходом колонки.

Недостатком известного хроматографа является то, что в нем ограничены возмож-. ности повышения эффективности разделения и сокращения времени анали а путем уменьшения внутреннего диаметра квпиллярной хроматографической колонки, Это связано с тем, что ввод пробы жидкой анализируемой смеси веществ осуществляетс путем введения иглы микрошприца непосредственно во внутренний канал капиллярной колонки. Это необходимо для

1741060

20

30

45

50 обеспечения точности и воспроизводимости анализа. Однако это исключает возможность применения капиллярных колонок, внутренний диаметр которых меньше внешнего диаметра иглы микрошприца, В частности, практически невозможно в известном хроматографе использовать капиллярные колонки с внутренним диаметром 100 мкм и менее, которые обеспечивают эффективность 10,0 тыс. т,т. на метр колонки и более. Кроме того, известный хроматограф конструктивно черезвычайно сложен, что обусловлено сложной конструкцией инжектора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому хроматографу является капиллярный азовый хроматограф, содержащий инжектор для ввода пробы, включающий цилиндрический корпус с каналом для ввода носителя пробы и каналом для подачи газа-носителя, в котором установлен управляемый запорный клапан, капиллярную хроматографическую колонку, входной участок которой установлен в инжекторе напротив канала для ввода носителя пробы и коаксиально ему, термостат для капиллярной хроматографической колонки и детектор, соединенный с выходом капиллярной хроматографической колонки, Хотя данный капиллярный газовый хроматограф имеет более простую и надежную в работе конструкцию, в нем также ограничены возможности повышения эффективности разделения и сокращения времени анализа за счет уменьшения внутреннего диаметра капиллярной хроматографической колонки, Целью изобретения является повышение эффективности разделения и сокращение времени анализа.

Укаэанная цель достигается тем, что капиллярный газовый хроматограф, содержащий инжектор для ввода пробы, включающий цилиндрический корпус с каналом для ввода носителя пробы и каналом для подачи газа-носителя, в котором установлен управляемый запорный клапан, капилля рную хроматографическую .колонку, входной участок которой установлен в инжекторе напротив канала для ввода носитеflA пробы и коаксиально ему, термостат для капиллярной хроматографической колонки и детектор, связанный с выходом капиллярной хроматографической колонки, капиллярная хроматографическая колонка имеет два участка с различным внутренним диаметром капилляра и снабжена тройником и дополнительным трубопроводом для подачи газа-носителя, в котором установлен дополнительный управляемый запорный клапан, причем участок колонки, имеющий больший внутренний диаметр, соединен с инжектором и одним из каналов тройника, участок колонки, имеющий меньший диаметр, соединен с детектором и вторым каналом тройника, а дополнительный трубопровод для подачи газа-носителя соединен с третьим каналом тройника.

Тройник, соединяющий два участка капиллярной хроматографической колонки, снабжен трубопроводом для сброса гаэаносителя в атмосферу, в котором установлен управляемый запорный клапан, Благодаря тому, что капиллярная .хроматографическая колонка имеет два участка, один иэ которых, имеющий больший внутренний диаметр капилляра, соединен с инжектором, а второй, имеющий меньший внутренний диаметр капилляра, соединен с детектором, а также благодаря наличию трубопровода для подачи газа-носителя, подведенного к месту соединения обоих участков колонки и снабженного управляемым запорным клапаном, обеспечивается такой способ ввода пробы, при котором иглу микрошприца вводят в первый участок колонки, выполняющий функции составной части инжектора. Затем путем программируемого нагрева этого участка колонки пары анализируемых веществ переносят потоком газаносителя во второй участок колонки, выполняющий функции разделительного элемента. После перевода паров анализируемых веществ во второй участок колонки, диаметр которого может быть равен 100 мкм и меньше, поток газа-носителя переносят на вход второго участка колонки, где осуществляется основной процесс высокоэффективного хроматографического разделения анализируемых веществ, При этом первый участок хроматографической колонки отдувается в обратном направлении частью потока газа-носителя и освобождается от остатков предыдущей пробы.

Таким образом, в предлагаемом хрома-. тографе первый участок колонки служит для перевода пробы из носителя пробы (микрошприца) во второй участок колонки, выполня ющий функции разделительного элемента. При такой конструкции повышение эффективности разделения и сокращение времени анализа может быть обеспечено путем значительного уменьшения диаметра второго участка колонки. При этом диаметр иглы микрошприца не ограничивает возможность уменьшения диаметра второго участка колонки, в котором осуществляется основной процесс хроматографического разделения.

1741060

На чертеже изображена принципиаль- размещался во внутреннем канале участка ная схема капиллярного газового хроматог- 11 колонки в зоне внутреннего объема террафа. мостата 23 колонки.

Хроматограф содержит инжектор 1 для Предлагаемый хроматограф работает ввода проб, в цилиндрическом корпусе 2 5 следующим образом. которого имеется канал 3 для ввода иглы 4 В момент, предшествующий вводу промикрошприца5,служащеговкачественоси- бы, клапаны 8 и 21 закрыты, а клапан 15 теля пробы. Корпус 2 инжектора снабжен открыт. Поток газа-носителя с выходом ретакже патрубком 6, образующим канал для гулятора 17 давления по трубопроводу 14 подачи газа-носителя, который поступает в 10 поступает в тройник 13, где делится на две инжектор 1 по трубопроводу 7, в котором части. Одна часть потока (0,5-1,0 мл/мин) установлен управляемый запорный клапан поступает в участок 12 капиллярной хрома8, например электромагнитный клапан, Кла- тографической колонки и движется в напан 8 зашунтирован постоянным пневмо- правлении к детектору 19 и через него сопротивлением 9. Канал 3 образован 15 сбрасывается ватмосферу. Втораячастьпоотверстием в цилиндрической металличе- тока (5 — 10 мл/мин) поступает в участок 11 ской пробке 10, ввинчиваемой внутрь кор- капиллярной хроматографической колонки, пуса 2 и имеющей конический внутренний движется к инжектору 1 и через открытый вырез, в который.упирается своим торцом клапан 3 для ввода носителя пробы сбрасывходной конец первого участка 11 капилляр- 20 вается в атмосферу. При этом участки 1 и 12 ной хроматографической колонки. Второй колонки прогретыдо максимальной рабочей участок 12 капиллярной хроматографиче- температуры и освобождаются от мешаюской колонки соединен с первым участком щих анализу примесей (остатки предыду11 посредством тройника 13, к которому щей пробы и. т.п.). После выхода подведен трубопровод 14 для подачи газа- 25 хроматографа на режим, о чем свидетельстносителя, в котором установлен управляв- вует стабильная нулевая линия детектора мый эапорный клапан 15, эашунтированный 19, температуру участков 1 и 12 хроматограпостоянным пневмосопротивлением 16, фической колонки понижают с помощью

Трубопроводы 7 и 14 для подачи газа-носи- термостата 23 до 40-45 С. С помощью миктеля в инжектор 1 и тройник 13 запитаны от 30 рошприца5отбирают пробуанализируемой общего регулятора 17 давления, установ- жидкой смеси веществ (из ампулы) и иглу 4 ленного вобщем трубопроводе 18 для под-, микрошприца 5 через канал 3 для ввода ачи газа-носителя, Выход второго участка носителя пробы вводят во внутренний канал

12 капиллярной хроматографической колон- первого участка 1 I капиллярной хроматогки соединен с детектором 19, например, 35 рафической колонки, герметизируя канал 3 пламенно-ионизационным детектором. с помощью прокладки.25 у основания иглы

Тройник 13 снабжен трубопроводом 20 для 4 микрошприца 5; Одновременноосуществсброса газа-носителя в атмосферу, в кото- ляется переключение клапанов 8, 15 и 21 в ром установлен управляемый запорный кла- положение, изображенное на чертеже, при пан 21, зашунтированный постоянным 40 котором клапаны 8 и 21 открыты, а клапан пневмосопротивлением 22.. 15 закрыт. При этом положении клапанов

Оба участка 1 и 12 капиллярной хрома-. поток газа-носителя с выхода регулятора 17 тографическойколонкиразмещенывтермо-, давления по трубопроводу 7 поступает во стате 23 колонок (изображен условно внутренний объем корпуса 2 инжектора 1 и штриховой линией). на крышке 24 которого 45 через зазоры между торцовой поверхноустановлены.инжектор1идетектор19. Пер- стью входного конца участка 11 колонки и .вый участок 11 капиллярной хроматографи- коническим вырезом пробки 10 поступает ческой колонки может быть выполнен в виде во внутренний канал участка 11 колонки и с пустой капиллярной трубки из нержавею- его выхода по каналу 20 сбрасывается в .щей стали или плавленного кварца, внут- 50 атмосферу. При указанном положении кларенний диаметр которой превышает панов осуществляется с помощью микровнешний диаметр иглы 4 микрошприца 5. У шприца 5 впрыскивание жидкой пробы во основания иглы 4 микрошприца 5 размеще- внутренний объем участка 11 капиллярной на кольцевая уплотнительная прокладка 25 хроматографической колонки. После впрыиз силиконовой резины, служащая для гер- 55 скивания пробы во внутренний канал участметиэацииканала3длявводаиглы4микро-. ка 11 колонки клапан 21 запирают и шприца 5 в инжектор 1. Размеры корпуса 2 начинают программируемый нагрев обоих инжектора 1 и длину иглы 4 выбирают таки-. участков 11 и 12 колонки с помощью термоми, чтобы при вводе пробы (положение, изо- стата 23. При этом жидкая проба начинавт браженное на чертеже) кончик иглы 4 испаряться во внутреннем канале участка

1741060

11 колонки и ее пары потоком газа-носителя переносятся во второй участок 12 колонки.

После полного испарения пробы и переводе ее паров из первого участка 11 во второй участок 12 капиллярной хроматографической колонки клапан 8 запирают и открывают клапан 15, при этом клепан 21 также остается закрытым. Иглу 4 микрошприца 5 извлекают иэ инжектора 1 ° разгерметизируя тем самым канал 3. Поток газа-носителя с выхода регулятора 17 давления по трубопроводу 14 поступает в тройник 13, где делится на две части. Одна часть потока газа-носителя (0;5-1,0 мл/мин) поступает в участок 12 капиллярной хроматографической колонки, осуществляя перенос паров .анализируемой смеси веществ в направлении к детектору 19. В процессе переноса паров веществ вдоль участка 12 колонки осуществляется их разделение на составляющие компоненты, которые на выходе участка 12 колонки детектируются с помощью детектора 19. Вторая часть потока газа-носителя (5 — 10 мл/мин) иэ тройника 13 поступает в участок 11 колонки и через канал 3 для ввода носителя пробы сбрасывается s атмосферу, осуществляя отдув участка 11 колонки от остатков вещества предыдущей пробы, После завершения процесса разделения компонентов анализируемой смеси в участке 12 капиллярной хроматографической колонки температуру обоих участков

11 и 12 колонки понижают до исходной, предшествующей вводу следующей пробы (40 — 45 С).

Таким образом, в предлагаемом хроматографе обеспечивается возможность применения высокоэффективных капиллярных хроматографических колонох диаметром

100 мкм и меньше, что позволяет резко повысить эффективность разделения (до 10,0 тыс, т.т. на метр длины колонки) и сократить время анализа сложных смесей.

5 Формула изобретения

1. Капиллярный газовый хроматограф, содержащий инжектор для ввода и робы, включающий цилиндрический корпус с ка-. налом для ввода носителя пробы и каналом

10 для подачи газа-носителя, в котором установлен управляемый эапорный клапан. капиллярную хроматографическую колонку, входной участок которой установлен .в инжекторе напротив канала для ввода носите15 ля пробы и коаксиально ему„термостат для капиллярной хроматографической колонки и детектор, связанный с выходом хроматографической-колонки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности

20 разделения и сокращения времени анализа, . капиллярная колонка имеет два участка с различным внутренним диаметром капилля. ра и снабжена тройником и дополнительным трубопроводом для подачи

25 газа-носителя, в котором установлен дополнительный управляемый эапорный клапан, причем участок колонки, имеющий больший внутренний диаметр, соединен с инжектором и одним из каналов тройника, участок

30 колонки, имеющий меньший внутренний диаметр, соединен с детектором и другим каналом тройника, а дополнительный трубопровод для подачи газа-носителя соединен с третьим каналом тройника.

35 2.Хроматограф поп.1,отличающийс я тем, что тройник, соединяющий два участка капиллярной хроматографической колонки, снабжен трубопроводом для сброса газа-носителя в атмосферу, в котором уста40 новлен управляемый запорный клапан.

1741060

Составитель ВЯошеманский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор, М.Демчик

Редактор М.Циткина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2082 Тираж . Подписное . ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,,4/5