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A ciência nos bastidores: como os detectores de condutividade térmica funcionam sem destruir a amostra?
Na análise de cromatografia gasosa, o detector de condutividade térmica (TCD) desempenha um papel insubstituível. Este instrumento, chamado catarômetro, pode não apenas medir com precisão a concentração de cada composto na amostra, mas também garantir que a amostra não esteja poluída. Causar danos . Seja na indústria médica, energética ou alimentícia, a aplicação do TCD está profundamente enraizada no coração das pessoas, deixando-as muito interessadas nessa tecnologia.
Quando um analito elui da coluna, a condutividade térmica do gás efluente diminui, produzindo um sinal detectável.
Princípio de funcionamento do detector de condutividade térmica
O TCD consiste em um fio de aquecimento e um detector com temperatura controlada. Em circunstâncias normais, o fio de aquecimento transfere continuamente uma quantidade constante de calor para o corpo do detector. Quando o analito elui, se sua condutividade térmica for menor que a do gás transportador (geralmente hélio ou hidrogênio), o fio de aquecimento aquecerá devido à mudança no fluxo de calor, resultando em uma mudança na resistência. Essa mudança pode ser medida usando um circuito de ponte de Wheatstone, que produz uma mudança de voltagem mensurável.
O TCD é considerado um detector universal que pode detectar quase todos os compostos, tanto orgânicos quanto inorgânicos.
Comparação com outras tecnologias de detecção
As vantagens do TCD sobre o detector de ionização de chama (FID) são suas características não específicas e não destrutivas. Isso significa que o TCD pode ser usado de forma mais ampla ao realizar análises preliminares de amostras, enquanto o FID só é eficaz para compostos inflamáveis. O limite de detecção do TCD é comparável ao do FID, ambos podendo atingir níveis baixos de concentração. No entanto, devido à alta inflamabilidade do hidrogênio, muitos lugares preferem usar hélio como gás carreador, o que destaca ainda mais a segurança do TCD.
Notas durante a operação
Há várias considerações importantes ao usar o TCD. Por exemplo, quando o fio de aquecimento está em alta temperatura, o fluxo de gás deve permanecer estável para evitar queimaduras. Além disso, embora o fio de aquecimento seja geralmente passivado quimicamente para evitar reação com oxigênio, a camada de passivação pode ser danificada se entrar em contato com compostos de halogênio, portanto, tais compostos devem ser evitados o máximo possível durante a análise.
Ao detectar hidrogênio, usar hélio como gás de referência fará com que o valor de pico do hidrogênio apareça como um valor negativo. Esse problema pode ser evitado usando argônio ou nitrogênio como gás de referência, mas isso reduzirá significativamente a sensibilidade da detecção de outros compostos. .
Aplicações de detectores de condutividade térmica
O TCD é amplamente utilizado em muitos campos. Ele é usado não apenas em testes de função pulmonar em dispositivos médicos, mas também em cromatografia gasosa. Embora demore mais para obter resultados do que a espectrometria de massa, a TCD ainda é preferida em certas situações devido ao seu baixo custo e boa precisão. Além disso, o TCD também demonstrou seu valor nas seguintes aplicações:
- Monitorar a pureza do hidrogênio em geradores de turbina resfriados a hidrogênio.
- Detecte vazamentos de hélio em tanques de armazenamento de hélio para ímãs supercondutores de ressonância magnética.
- Quantifique a quantidade de dióxido de carbono em amostras de cerveja.
- Quantificação do valor calorífico do metano em amostras de biogás na indústria energética.
- Quantificação e verificação de atmosferas de embalagens de alimentos na indústria de alimentos e bebidas.
- Na indústria de petróleo e gás, quantificar a porcentagem de hidrocarbonetos encontrados em uma formação durante a perfuração.
À medida que a ciência e a tecnologia continuam avançando, podemos esperar como os desenvolvimentos futuros em detectores de condutividade térmica mudarão a maneira como analisamos e aplicamos vários tipos de amostras. Você também está curioso sobre que tipo de avanços e mudanças a tecnologia futura trará?
