Language
Country/Area
No result found
Sức mạnh bí ẩn của máy dò độ dẫn nhiệt: Làm thế nào để phát hiện các thành phần ẩn trong khí?
Máy dò độ dẫn nhiệt (TCD), còn gọi là katharometer, là một thiết bị phát hiện được sử dụng rộng rãi trong sắc ký khí. Máy dò này cảm nhận những thay đổi về độ dẫn nhiệt của dòng khí thải trong cột và so sánh với độ dẫn nhiệt của khí mang tham chiếu. Do độ dẫn nhiệt của hầu hết các hợp chất thấp hơn nhiều so với độ dẫn nhiệt của các khí mang thường dùng (như heli hoặc hydro), nên khi chất phân tích được rửa giải khỏi cột, độ dẫn nhiệt của nước thải giảm xuống, tạo ra tín hiệu có thể phát hiện được.
Nó hoạt động như thế nào
Trái tim của TCD là cuộn dây được làm nóng bằng điện, có kiểm soát nhiệt độ nằm bên trong cảm biến của máy dò. Trong điều kiện bình thường, nhiệt từ cuộn dây sẽ truyền đều đến thân máy dò. Tuy nhiên, khi chất phân tích chảy ra và độ dẫn nhiệt của nước thải giảm, nhiệt độ của cuộn dây sẽ tăng lên, khiến điện trở của nó thay đổi. Sự thay đổi điện trở này thường được cảm nhận bởi mạch cầu Wheatstone, tạo ra sự thay đổi điện áp có thể đo được.
Trong thiết kế máy dò độ dẫn nhiệt cổ điển, dòng chảy tham chiếu chảy qua điện trở thứ hai trong mạch cầu, giúp bù cho sự trôi dạt do dòng chảy hoặc nhiệt độ dao động. Sau khi các cột được tách ra, TCD tạo ra các đỉnh dựa trên nồng độ của các hợp chất chảy qua nó và vị trí cũng như diện tích của chúng liên quan đến loại và nồng độ của các hợp chất.
Tất cả các hợp chất hữu cơ và vô cơ đều có độ dẫn nhiệt khác với heli hoặc hydro, do đó hầu như tất cả chúng đều có thể được phát hiện.
Máy dò đa năng
TCD thường được gọi là "máy dò phổ thông" và được sử dụng trong sắc ký để đo nồng độ của từng hợp chất trong mẫu. Không giống như máy dò ion hóa ngọn lửa (FID) chỉ phản ứng với các hợp chất dễ cháy, TCD có thể phát hiện mọi hợp chất, bất kể chúng có liên kết cacbon-hydro hay không. Mặc dù TCD và FID có khả năng phát hiện nồng độ rất thấp (dưới ppm hoặc ppb) tương đương nhau, nhưng TCD phù hợp hơn để sử dụng với heli làm khí mang do nguy cơ lưu trữ hydro, đặc biệt là ở những khu vực có độ nhạy cao.
TCD là một kỹ thuật không đặc hiệu và không phá hủy có thể được sử dụng để phân tích các khí vĩnh cửu như argon, oxy, nitơ và carbon dioxide, những khí không thể phát hiện được bằng FID.
Cân nhắc về hoạt động
Một lưu ý quan trọng khi vận hành TCD là không bao giờ ngắt dòng khí nếu cuộn dây gia nhiệt quá nóng vì điều này sẽ khiến cuộn dây bị cháy. Mặc dù cuộn dây TCD thường được thụ động hóa học để ngăn phản ứng với oxy, nhưng lớp thụ động có thể bị hỏng khi tiếp xúc với các hợp chất halogen, do đó nên tránh phân tích các hợp chất như vậy càng nhiều càng tốt. Nếu phân tích hydro, tín hiệu hydro sẽ xuất hiện âm khi khí tham chiếu là heli. Có thể tránh điều này bằng cách sử dụng argon hoặc nitơ, mặc dù điều này sẽ làm giảm đáng kể độ nhạy của máy dò đối với các hợp chất khác.
Phạm vi ứng dụng
Máy dò độ dẫn nhiệt được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm thử nghiệm chức năng phổi trong y tế, phân tích sắc ký khí và thậm chí trong ngành sản xuất bia để đo lượng carbon dioxide trong các mẫu bia. Nó cũng có thể được sử dụng để theo dõi độ tinh khiết của hydro trong các máy phát điện tua bin hơi làm mát bằng hydro, phát hiện sự mất heli trong các bình heli nam châm siêu dẫn MRI và định lượng giá trị nhiệt của mêtan trong các mẫu khí sinh học trong ngành năng lượng.
Trong ngành thực phẩm và đồ uống, TCD có thể được sử dụng để định lượng hoặc xác minh thành phần khí đóng gói thực phẩm, trong khi trong ngành dầu khí, nó được sử dụng để định lượng phần trăm hydrocarbon thu được trong quá trình khoan.
Khi công nghệ tiếp tục phát triển, các máy dò này không chỉ cải thiện các quy trình công nghiệp hiện có mà còn cung cấp cho chúng ta sự hiểu biết sâu sắc hơn về thế giới hóa học xung quanh. Công nghệ này sẽ mang lại những thay đổi gì trong tương lai?
