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La scienza dietro le quinte: come funzionano i rilevatori di conduttività termica senza distruggere il campione?
Nell'analisi gascromatografica, il rivelatore di conduttività termica (TCD) svolge un ruolo insostituibile. Questo strumento, chiamato catarometro, non solo può misurare con precisione la concentrazione di ciascun composto nel campione, ma anche garantire che il campione non sia inquinato. Causa danni . Che si tratti del settore medico, energetico o alimentare, l'applicazione del TCD è profondamente radicata nel cuore delle persone, suscitando in loro un vivo interesse per questa tecnologia.
Quando un analita esce dalla colonna, la conduttività termica del gas effluente diminuisce, producendo un segnale rilevabile.
Principio di funzionamento del rilevatore di conduttività termica
Il TCD è costituito da un filo riscaldante e da un rilevatore a temperatura controllata. In circostanze normali, il filo riscaldante trasferisce costantemente una quantità costante di calore al corpo del rilevatore. Quando l'analita viene eluito, se la sua conduttività termica è inferiore a quella del gas vettore (solitamente elio o idrogeno), il filo riscaldante si riscalda a causa della variazione del flusso di calore, determinando una variazione della resistenza. Questa variazione può essere misurata utilizzando un circuito a ponte di Wheatstone, che produce una variazione di tensione misurabile.
Il TCD è considerato un rilevatore universale in grado di rilevare quasi tutti i composti, sia organici che inorganici.
Confronto con altre tecnologie di rilevamento
I vantaggi del TCD rispetto al rilevatore a ionizzazione di fiamma (FID) sono le sue caratteristiche non specifiche e non distruttive. Ciò significa che il TCD può essere utilizzato in modo più ampio quando si eseguono analisi preliminari di campioni, mentre il FID è efficace solo per i composti infiammabili. Il limite di rilevamento del TCD è paragonabile a quello del FID, entrambi in grado di raggiungere bassi livelli di concentrazione. Tuttavia, a causa dell'elevata infiammabilità dell'idrogeno, molti luoghi preferiscono utilizzare l'elio come gas vettore, il che evidenzia ulteriormente la sicurezza del TCD.
Note durante il funzionamento
Quando si utilizza il TCD, è importante tenere presente diverse considerazioni. Ad esempio, quando il filo riscaldante è ad alta temperatura, il flusso del gas deve rimanere stabile per evitare bruciature. Inoltre, sebbene il filo riscaldante sia solitamente passivato chimicamente per evitare la reazione con l'ossigeno, lo strato di passivazione può danneggiarsi se entra in contatto con composti alogeni, pertanto tali composti devono essere evitati il più possibile durante l'analisi.
Quando si rileva l'idrogeno, usare l'elio come gas di riferimento farà sì che il valore di picco dell'idrogeno appaia come un valore negativo. Questo problema può essere evitato usando argon o azoto come gas di riferimento, ma questo ridurrà significativamente la sensibilità di rilevamento di altri composti.
Applicazioni dei rilevatori di conduttività termica
Il TCD è ampiamente utilizzato in molti campi. Viene utilizzato non solo nei test di funzionalità polmonare nei dispositivi medici, ma anche nella cromatografia gassosa. Sebbene richieda più tempo per ottenere risultati rispetto alla spettrometria di massa, la TCD è comunque preferita in determinate situazioni per il suo basso costo e la buona precisione. Inoltre, il TCD ha dimostrato il suo valore anche nelle seguenti applicazioni:
- Monitorare la purezza dell'idrogeno nei generatori a turbina raffreddati a idrogeno.
- Rilevare perdite di elio nei serbatoi di stoccaggio dell'elio per magneti superconduttori per risonanza magnetica.
- Quantificare la quantità di anidride carbonica nei campioni di birra.
- Quantificazione del potere calorifico del metano nei campioni di biogas nel settore energetico.
- Quantificazione e verifica delle atmosfere di confezionamento degli alimenti nel settore alimentare e delle bevande.
- Nel settore petrolifero e del gas, quantificare la percentuale di idrocarburi presenti in una formazione durante la perforazione.
Con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, possiamo aspettarci che i futuri sviluppi nei rilevatori di conduttività termica cambieranno il modo in cui analizziamo e utilizziamo vari tipi di campioni. Siete anche curiosi di sapere quali innovazioni e cambiamenti porterà la tecnologia del futuro?
