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La ciencia detrás de escena: ¿Cómo funcionan los detectores de conductividad térmica sin destruir la muestra?
En el análisis de cromatografía de gases, el detector de conductividad térmica (TCD) juega un papel insustituible. Este instrumento, llamado catarómetro, no solo puede medir con precisión la concentración de cada compuesto en la muestra, sino también garantizar que la muestra no se vea afectada. . Ya sea en las industrias médica, energética o alimentaria, la aplicación del TCD ha quedado profundamente arraigada en los corazones de las personas, lo que ha generado un gran interés en esta tecnología.
Cuando un analito eluye de una columna de cromatografía, la conductividad térmica del gas efluente se reduce, produciendo una señal detectable.
Cómo funciona el detector de conductividad térmica
El TCD consta de un cable calefactor y un detector que controla la temperatura. En circunstancias normales, el cable calefactor transfiere continuamente calor estable al cuerpo del detector. Cuando un analito eluye, si su conductividad térmica es menor que la del gas portador (generalmente helio o hidrógeno), el cable calefactor se calentará debido al cambio en el flujo de calor, lo que resultará en un cambio en la resistencia. Este cambio se puede medir utilizando un circuito puente de Wheatstone, que produce un cambio de voltaje mensurable.
TCD se considera un detector universal que puede detectar casi todos los compuestos, ya sean orgánicos o inorgánicos.
Comparación con otras tecnologías de detección
En comparación con los detectores de ionización de llama (FID), la ventaja del TCD son sus características no específicas y no destructivas. Esto significa que el TCD se puede aplicar de manera más amplia al realizar análisis preliminares de muestras, mientras que el FID solo es eficaz para compuestos inflamables. El límite de detección del TCD es similar al del FID y ambos pueden alcanzar niveles de concentración bajos. Sin embargo, debido a la alta inflamabilidad del hidrógeno, muchos lugares prefieren usar helio como gas portador, lo que resalta aún más la seguridad del TCD.
Precauciones durante el funcionamiento
Hay varias consideraciones importantes al utilizar TCD. Por ejemplo, cuando el cable calefactor está a alta temperatura, el flujo de gas debe permanecer estable para evitar que se queme. Al mismo tiempo, aunque los cables calefactores suelen estar pasivados químicamente para evitar la reacción con el oxígeno, la capa de pasivación puede dañarse si se expone a compuestos halógenos, por lo que dichos compuestos deben evitarse al realizar análisis.
Al detectar hidrógeno, el uso de helio como gas de referencia hará que el valor máximo de hidrógeno aparezca como un valor negativo. Este problema se puede evitar cambiando a gases de referencia como argón o nitrógeno, pero esto reducirá significativamente la detección. sensibilidad de otros compuestos.
Aplicación del detector de conductividad térmica
El TCD se utiliza ampliamente en muchos campos. Se utiliza no sólo en dispositivos médicos para pruebas de función pulmonar, sino también en cromatografía de gases. Aunque se necesita más tiempo para obtener resultados en comparación con la espectrometría de masas, el TCD sigue siendo el preferido en determinadas situaciones debido a su bajo coste y buena precisión. Además, TCD ha demostrado su valor en las siguientes aplicaciones:
- Monitoreo de la pureza del hidrógeno en generadores de turbinas refrigerados por hidrógeno.
- Detectar fugas de helio en tanques de almacenamiento de helio con imanes superconductores de resonancia magnética.
- Cuantificar la cantidad de dióxido de carbono en una muestra de cerveza.
- Cuantificación del poder calorífico del metano en muestras de biogás en la industria energética.
- Cuantificación y validación de gases de envasado de alimentos en la industria de alimentos y bebidas.
- Cuantificar el porcentaje de hidrocarburos presentes al perforar formaciones en la industria del petróleo y el gas.
A medida que la ciencia y la tecnología continúan avanzando, podemos esperar cómo el desarrollo futuro de los detectores de conductividad térmica cambiará la forma en que analizamos y aplicamos varios tipos de muestras. ¿También tiene curiosidad por saber qué tipo de avances y cambios traerá la tecnología en el futuro?
