1、了解氣相色譜儀的結構,熟悉各單元組件的功能
2、熟悉氣路系統,掌握檢驗方法。
3、掌握載氣流速的測量和校正方法。
[基本原理]
1、氣路系統
氣路系統是氣相色譜儀中極為重要的部件。氣路系統主要指載氣連續運行的密閉管路,包括連接管線、調節測量氣流的各個部件以及汽化室、色譜柱、檢測器等。使用氫焰檢測器時,還需引入輔助氣體,如氫氣、空氣等。它們流經的管路也屬于氣路系統。
由高壓鋼瓶供給的載氣,先經減壓表使氣體壓力降適當值,再經過凈化管進入色譜儀。色譜儀上的穩壓閥、壓力表、調節閥、流量計等部件是用來調節、控制、測量載氣的壓力和流速的。氫氣、空氣氣路系統也分別裝有相應的調節、控制、測量部件。
氣路系統必須保持清潔、密閉,各調節、控制部件的性能必須正常可靠。
2、載氣流速
載氣流速是影響色譜分離的重要操作,必須經常測定。色譜儀上的轉子流量計,用以測量氣體體積流速,但轉子高度與流速并非簡單的線性關系,且與介質有關。故需用皂膜流量計加以校正。
(1)視體積流速(CO)
用皂膜流量計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,且包括了當時條件下的飽和蒸汽流速。
(2)實際體積流速(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。但色譜柱內壓力不均,存在壓力梯度,需進行壓力校正。
=FC
Pi:柱入口處載氣壓力;Po:柱出口處載氣壓力,計算時Pi、Po單位要相同
[實驗步驟]
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。減壓表上有兩個彈簧壓力表,示值大的指示鋼瓶內的氣體壓力,小的指示輸出壓力。開啟鋼瓶時,壓力表指示瓶內壓力,用肥皂水檢查接口處是否漏氣。
2、準備凈化管
(1)清洗凈化管:先用10%NaOH溶液浸泡半小時,用水沖洗烘干。
(2)活化清洗劑:硅膠—120℃烘藍色;活性炭—300℃烘2小時;分子篩—550℃3小時。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色譜儀的管子。開啟氣源,用氣體沖洗一下,遂關氣源,將管道接到儀器口。
4、檢漏:保證整個氣路系統的嚴密性十分重要,須認真檢查,易漏氣的地方為各接頭接口處。
檢漏方法
(1)開啟氣源,導入載氣、調節減壓標為2.5 kg/cm2,先關閉儀器上的進氣穩壓閥。用小毛筆蘸肥皂水檢查從氣源到接口處的全部接口。
(2)將色譜柱接到熱導檢測器上,開啟進氣減壓閥,并調節儀器上壓力表:2 kg/cm。調轉子流量計流速大,堵住主機外側的排氣口,如轉子流量計的浮子能落到底,則不漏氣;反之,則需用肥皂水檢查儀器內部各接口。
(3)氫氣,空氣的檢查同前。
(4)漏氣現象的消除:上緊絲扣接口,如無效,卸開絲扣,檢查墊子是否平整,不能用時需更換。
5、載氣流速的測定及校正
(1)將柱出口與熱導檢測器相連,在皂膜流量計內裝入適量皂液。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,調節載氣壓力需要值,調節轉子高度。一分鐘后輕捏膠頭,使皂液上升封住支管即會產生一個皂膜。
(3)用秒表記下皂膜通過一定體積所需的時間,換算成以mL/min為單位的載氣流速。
(4)用上述方法,依次測定轉子流量計高度為0、5、10、15、20、25、30格時的體積流速,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)以轉子流量計上轉子的高度為橫坐標,以視體積流速為縱坐標,繪制轉子流量計的校正曲線,同時記錄載氣種類、柱溫、室溫、氣壓等參數。
(7)根據視體積流速,按下式可計算出實際體積流速
(8)據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]
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,所有工具及接頭,一律禁油
4、開啟鋼瓶時,瓶口不準對向人和儀器
5、凈化管垂直安裝,上口進氣下口出氣
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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