Language
Country/Area
No result found
Таинственная сила детекторов теплопроводности: как обнаружить скрытые компоненты в газах?
Детектор теплопроводности (ДТП), также известный как катарометр, представляет собой детекторное устройство, широко используемое в газовой хроматографии. Этот детектор определяет изменения теплопроводности выходящего из колонки потока и сравнивает его с теплопроводностью эталонного газа-носителя. Поскольку теплопроводность большинства соединений намного ниже, чем у обычно используемых газов-носителей (таких как гелий или водород), при элюировании аналита из колонки теплопроводность элюата уменьшается, что приводит к появлению обнаруживаемого сигнала.
Как это работает
Сердцем TCD является электрически нагреваемая катушка с регулируемой температурой, расположенная внутри датчика детектора. В нормальных условиях тепло от катушки будет равномерно поступать в корпус детектора. Однако по мере вытекания аналита и снижения теплопроводности вытекающей жидкости температура змеевика будет расти, что приведет к изменению его сопротивления. Это изменение сопротивления обычно определяется мостовой схемой Уитстона, которая создает измеримое изменение напряжения.
В классической конструкции детектора теплопроводности эталонный поток протекает через второй резистор в мостовой схеме, что компенсирует дрейф, вызванный колебаниями потока или температуры. После разделения колонок ДТП генерирует пики на основе концентрации протекающих через него соединений, а их положение и площади связаны с типом и концентрацией соединений соответственно.
Все органические и неорганические соединения имеют теплопроводность, отличную от теплопроводности гелия или водорода, поэтому почти все из них можно обнаружить.
Многоцелевой детектор
ДТП часто называют «универсальным детектором», он используется в хроматографии для измерения концентрации каждого соединения в образце. В отличие от пламенно-ионизационного детектора (ПИД), который реагирует только на горючие соединения, ДТП может обнаруживать все соединения, независимо от того, имеют ли они углерод-водородные связи. Хотя ДТП и ПИД сопоставимы по своей способности обнаруживать очень низкие концентрации (менее ppm или ppb), ДТП больше подходит для использования с гелием в качестве газа-носителя из-за опасностей хранения водорода, особенно в высокочувствительных зонах.
ДТП — это неспецифический и неразрушающий метод, который можно использовать для анализа постоянных газов, таких как аргон, кислород, азот и углекислый газ, которые невозможно обнаружить с помощью ПИД.
Эксплуатационные соображения
Важное замечание при эксплуатации TCD — никогда не прерывайте поток газа, если нагревательная спираль перегревается, так как это приведет к ее перегоранию. Хотя катушки TCD обычно химически пассивируются для предотвращения реакции с кислородом, пассивирующий слой может быть поврежден при контакте с галогенированными соединениями, поэтому следует по возможности избегать анализа таких соединений. При анализе водорода сигнал водорода будет отрицательным, если эталонным газом является гелий. Этого можно избежать, используя аргон или азот, хотя это значительно снизит чувствительность детектора к другим соединениям.
Область применения
Детекторы теплопроводности используются во многих областях, включая медицинское тестирование функции легких, газовую хроматографию и даже в пивоваренной промышленности для измерения количества углекислого газа в образцах пива. Его также можно использовать для контроля чистоты водорода в паротурбинных генераторах с водородным охлаждением, обнаружения потерь гелия в гелиевых баках сверхпроводящих магнитов МРТ и количественной оценки теплотворной способности метана в образцах биогаза в энергетической промышленности.
В пищевой промышленности и производстве напитков метод TCD можно использовать для количественной оценки или проверки состава газов, используемых для упаковки пищевых продуктов, а в нефтегазовой промышленности его используют для количественной оценки процента углеводородов, уловленных в процессе бурения.
Поскольку технологии продолжают развиваться, эти детекторы не только совершенствуют существующие промышленные процессы, но и предоставляют нам более глубокое понимание химического мира вокруг нас. Какие изменения принесет эта технология в будущем?
