Language
Country/Area
No result found
القوة الغامضة لكاشفات التوصيل الحراري: كيف يمكن اكتشاف المكونات المخفية في الغازات؟
كاشف الموصلية الحرارية (TCD)، المعروف أيضًا باسم مقياس الكاثار، هو جهاز كشف يستخدم على نطاق واسع في الغاز الكروماتوغرافيا. يقوم هذا الكاشف باستشعار التغيرات في التوصيل الحراري لمياه الصرف العمودية ويقارنها بالتوصيل الحراري لغاز الناقل المرجعي. نظرًا لأن الموصلية الحرارية لمعظم المركبات أقل بكثير من الموصلية الحرارية للغازات الحاملة المستخدمة بشكل شائع (مثل الهيليوم أو الهيدروجين)، فعندما يخرج المحلل من العمود، تنخفض الموصلية الحرارية للنفايات، مما يؤدي إلى ظهور إشارة يمكن اكتشافها.
كيف يعمل
يتكون قلب جهاز TCD من ملف يتم التحكم في درجة حرارته ويتم تسخينه كهربائيًا ويقع داخل مستشعر الكاشف. في الظروف العادية، سوف تتدفق الحرارة من الملف بشكل ثابت إلى جسم الكاشف. ومع ذلك، عندما يتدفق المحلل للخارج وتنخفض الموصلية الحرارية للنفايات، ترتفع درجة حرارة الملف، مما يتسبب في تغير مقاومته. يتم استشعار هذا التغيير في المقاومة عادةً بواسطة دائرة جسر ويتستون، والتي تنتج تغييرًا في الجهد قابلًا للقياس.
في تصميم كاشف التوصيل الحراري الكلاسيكي، يتدفق تدفق مرجعي عبر مقاوم ثانٍ في دائرة جسر، مما يعوض عن الانجراف الناجم عن تقلبات التدفق أو درجة الحرارة. بعد فصل الأعمدة، يقوم TCD بإنشاء قمم بناءً على تركيز المركبات المتدفقة من خلاله، وترتبط مواقعها ومساحتها بنوع وتركيز المركبات على التوالي.
تتمتع جميع المركبات العضوية وغير العضوية بموصلية حرارية مختلفة عن تلك الخاصة بالهيليوم أو الهيدروجين، لذا يمكن اكتشاف جميعها تقريبًا.
كاشف متعدد الأغراض
غالبًا ما يطلق على TCD اسم "الكاشف العالمي" ويُستخدم في الكروماتوغرافيا لقياس تركيز كل مركب في العينة. على عكس كاشف التأين اللهبي (FID)، الذي يتفاعل فقط مع المركبات القابلة للاشتعال، يمكن لجهاز TCD اكتشاف جميع المركبات، سواء كانت تحتوي على روابط كربون هيدروجينية أم لا. على الرغم من أن TCD و FID متماثلان في قدرتهما على اكتشاف تركيزات منخفضة للغاية (جزء في المليون أو جزء في المليار)، فإن TCD أكثر ملاءمة للاستخدام مع الهيليوم كغاز ناقل بسبب مخاطر تخزين الهيدروجين، وخاصة في المناطق شديدة الحساسية.
TCD هي تقنية غير محددة وغير مدمرة يمكن استخدامها لتحليل الغازات الدائمة مثل الأرجون والأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون، والتي لا يمكن اكتشافها بواسطة FID.
الاعتبارات التشغيلية
ملاحظة مهمة عند تشغيل TCD هي عدم مقاطعة تدفق الغاز أبدًا إذا ارتفعت درجة حرارة ملف التسخين، حيث سيؤدي ذلك إلى احتراق الملف. على الرغم من أن ملفات TCD عادة ما تكون خاملة كيميائيًا لمنع التفاعل مع الأكسجين، إلا أن طبقة التخميل قد تتلف عند مواجهة المركبات الهالوجينية، لذلك يجب تجنب تحليل مثل هذه المركبات قدر الإمكان. عند تحليل الهيدروجين، ستظهر إشارة الهيدروجين سلبية عندما يكون الغاز المرجعي هو الهيليوم. يمكن تجنب ذلك باستخدام الأرجون أو النيتروجين، على الرغم من أن هذا سيقلل بشكل كبير من حساسية الكاشف للمركبات الأخرى.
نطاق التطبيق
تُستخدم أجهزة كشف الموصلية الحرارية في العديد من المجالات، بما في ذلك اختبار وظائف الرئة الطبية، وتحليل الغاز الكروماتوغرافيا، وحتى في صناعة التخمير لقياس كمية ثاني أكسيد الكربون في عينات البيرة. يمكن استخدامه أيضًا لمراقبة نقاء الهيدروجين في مولدات التوربينات البخارية المبردة بالهيدروجين، واكتشاف فقدان الهيليوم في خزانات الهيليوم المغناطيسية الفائقة التوصيل في التصوير بالرنين المغناطيسي، وتحديد القيمة الحرارية للميثان في عينات الغاز الحيوي في صناعة الطاقة.
في صناعة الأغذية والمشروبات، يمكن استخدام TCD لقياس أو التحقق من تركيبة غازات تغليف الأغذية، بينما في صناعة النفط والغاز، يتم استخدامه لقياس النسبة المئوية للهيدروكربونات الملتقطة أثناء عملية الحفر.ومع استمرار التقدم التكنولوجي، فإن هذه الكواشف لا تعمل على تحسين العمليات الصناعية الحالية فحسب، بل إنها توفر لنا أيضًا فهمًا أعمق للعالم الكيميائي من حولنا. ما هي التغييرات التي ستجلبها هذه التكنولوجيا في المستقبل؟
