Спосіб підготування та подачі проб рідини до хроматографічного аналізу та пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до області газової хроматографії з проб рідини, зокрема трансформаторного масла, на визначення складу в ньому розчинених газів за допомогою пристрою для введення і підготовки проб рідини з витягом газу у вигляді суміші і подачі його на газовий хроматограф у вигляді компактної пробки і може бути використаний в багатьох галузях народного господарства. Відомий пристрій підготовки проби для контролю якісних характеристик рідких сумішей у потоці по авторському свідоцтву № 1758470, кл. G01N1/10, який опубл. 30.08.1992р містить блок дозованої подачі, фільтр, блок термостатування у вигляді корпусу із оболонкою, що гріє, усередині якої розташований нагрівальний змійовик і блок відводу аналізованої суміші. Кришка корпуса споряджена соплом, з'єднаним з виходом з оболонки, що гріє, і патрубком з регулятором тиску, а днище корпуса з'єднане з блоком відводу проаналізованої суміші. Трикомпонентна рідка суміш через фільтр і блок дозованої подачі безупинно надходить у оболонку корпуса, що гріє, і підігрівається від змійовика. У внутрішньому просторі корпуса відбувається поділ нагрітої суміші на рідку і парову фази. Рідка фаза відбирається блоком відводу, а парова фаза з патрубка через регулятор тиску надходить на лабораторний аналіз. Недоліком відомого пристрою є неточний контроль проаналізованої газової суміші через тепловий випар проб рідини в оболонці, що гріє, і контакту з нагрівальним змійовиком. Відомий пристрій для введення проби і відбору розділених речовин (див. Вяхірєв Д.А., Шушунова А.Ф. «Посібник з газової хроматографії», М. «Вища школа», 1987р., crop. 289, мал. ХІІ-7) являє собою єдиний блок, у якому сполучені випарник і вихідний штуцер, що обігрівається. Обігрів випарника і вихідного штуцера здійснюється за допомогою термопари, температура якої задається перемикачем. Пробу вводять у випарник через вхідний штуцер з ущільненням з термостійкої гуми. У випарнику проба об'ємом не більш 2 мкл швидко випаровується. Газ-носій надходить безпосередньо через верхній отвір вхідного штуцера і через вихідний штуцер відбирає розділені компоненти. Вихідний штуцер являє собою сталеву трубку, що закінчується голкою, що служить для виходу газової протоки в детектор і уловлювач. Недоліками відомого пристрою є перетікання відібраної проби через вхідний штуцер і втрати обумовлених речовин на поверхнях випарника і на гумовому ущільненні. Відомим пристрій для відбору і подачі на хроматографічний аналіз проб газів і рідин по авторському свідоцтву № 1673913, кл. G01N1/10, G01F11/00, опубл. 30.08.1991р., містить склянкоподібний корпус із кришкою. У корпусі асиметрично склянці і кришці встановлений шток із клапаном, що взаємодіє із сідлом на днище склянки. З боку сідла в клапані виконана порожнина добору проби у вигляді виїмки, яка має форму частини еліпсоїда обертання. Склянкоподібний корпус герметично відділений від надклапанної порожнини гнучким елементом і з'єднаний з штуцерами підведення і відводу рідини, розташованими на дні корпуса під кутом до його подовжньої осі. Коли клапан сідає на сідло, у виїмці знаходиться відібрана проба рідини, потім пристрій приєднують у лінію газу-носія для подачі проби на хроматограф. Проба рідини під дією сили ваги витісняється з штуцера підведення і за рахунок потоку газу-носія заповнює канал штуцера відводу рідини для видачі на хроматографічний аналіз. Недоліком відомого пристрою є одержання неточного складу проби тому що аналізовані речовини захоплюються потоком газу-носія у виді мікрокрапель. У відомому способі і пристрої для підготовки та подачі проб рідини на хроматографічний аналіз (див. Гольберт К.А., Вігдєрга уз М.С. «Введення в газову хроматографію», М., Хімія, 1990р., C. 148, мал. 3.3., C. 267, мал. 10.2) рідку пробу вводять у дозуючий об'єм введення, тобто в дозатор з штоком, що рухається і внутрішнім дозуючим клапаном-мембраною. , Проба вводиться шприцом малого об'єму (1-10мкл) і для голки в корпусі дозатора виконаний направляючий канал. Шток виконаний із просвердленим у ньому дозуючим отвором і переміщається так, що отвір попадає в камеру дозатора для аналізованої суміші, а потім - у камеру для газу-носія. У результаті проба рідини, об'єм якої складає десятки мікролітрів, попадає в камеру для газу-носія і виштовхується їм у хроматографічну колонку. Відбір проби виконується з пристроєм для переключення потоків, що складений із шести мембранних клапанів. Під тиском повітря, яке подається через електропневматичний перемикач, мембрана може закрити отвір, через який проходить потік газу-носія, а коли газ-носій надходить у колонку через дозуючий об'єм, тиск повітря на мембрану відкриває клапан. Тиск повітря регулюється редуктором тиску. Даний спосіб і пристрій приймаємо за прототип. Недоліки прототипу наступні: не одержують чітких результатів аналізу на хроматографі через довгу тривалість проходження рідини від введення проби до колонки; відбувається розведення проби повітрям, а рівноважний газ над рідиною опиняється при зниженому тиску; обумовлюється наявність «мертвого» об'єму якого-небудь з компонентів, при цьому скупчування газу, що аналізується вимагає його видалення, при цьому витрачається значний час для підготовки; знижена чутливість під час подачі екстрагованого газу приводить до утворення хвостати х піків на хроматограмі. В основу винаходу поставлена задача застосування способу і пристрою для підготовки та подачі проб рідини, переважно, трансформаторного масла на хроматографічний аналіз з екстрагуванням розчинених газів із трансформаторного масла для визначення в аналізованій газовій суміші азоту, кисню, двоокису вуглецю, водню, окису вуглецю, метану, етилену, етану, ацетилену і т.п. Рішення поставленої задачі забезпечує спосіб підготовки та подачі проб рідини на хроматографічний аналіз, що полягає у введенні проб рідини в об'єм введення за допомогою шприца, яким проколюють мембрану та у зливі проаналізованої рідини, за рахунок того, що пробу рідини, переважно, трансформаторне масло подають в об'єм введення у вигляді порту введення проб у два прийоми, після першого вприскування масла, у внутрішній порожнині порту введення створюють масляний затвор шляхом заповнення прозорої трубки маслом, причому вдруге масло вприскують через клапан-мембрану у порт введення і подають через пористу насадку в камеру з мембраною, у якій масло дегазують під вакуумом і газову суміш, що екстрагована з масла витісняють у надмасляний об'єм камери за допомогою рухливої мембрани та подають у хроматографічну колонку за допомогою газу-носія у ви гляді компактної пробки. Для більш повного видалення масла попереднього аналізу, відкривають клапан-мембрану порту введення і проаналізовану рідину, наприклад, трансформаторне масло зливають через прозору трубку, що вигнута на 180° та опущена вниз нижче корпуса порту введення. В аналізованій газовій суміші визначають азот, кисень, двоокис вуглецю, водень, окис вуглецю, метан, етилен, етан, ацетилен і та інше. Після зливу проаналізованої рідини, наприклад трансформаторного масла, малий об'єм камери продувають газом-носієм. Пристрій для підготовки та подачі проб рідини на хроматографічний аналіз містить сферичну камеру з мембраною, об'єм введення рідини з штоком, що рухається і внутрішнім клапаном-мембраною, лінія газуносія зв'язана через камеру з хроматографічною колонкою, за рахунок того, що об'єм введення являє собою порт введення проб, корпус якого з'єднаний з камерою, мембрана якої встановлена з можливістю переміщення у верхнє чи у нижнє положення за допомогою приводу і камера служить дегазаційним пристроєм і пристроєм, що подає, з змінним об'ємом за допомогою рухливої мембрани, при цьому камера має прозору верхню кришку, виконану з органічного скла для контролю процесів дегазації масла і подачі газової суміші на хроматограф. Причому між дегазаційною камерою і корпусом порту введення встановлена пориста насадка, а по довжині штока в порту введення виконана внутрішня порожнина, що зв'язана з порожниною клапанамембрани та у порту введення вертикально нагору встановлена прозора трубка, яка з'єднана з внутрішніми порожнинами штока і клапана-мембрани. Для проходу рідини (масла) у дегазаційну камеру чи зливу проаналізованого масла через порт введення, клапан-мембрана встановлена з можливістю відкриття чи закриття внутрішніх порожнин порту введення. Для надійності введення проб рідини і створення масляного затвора, перша мембрана порту введення встановлена в ручці штока і розташована перпендикулярно до внутрішньої порожнини штока. У ручці штока виконаний отвір для голки шприца. Мембрана в ручці штока і клапан-мембрана виконані з композиційного масло-стійкого матеріалу, наприклад модифікованої силіконової гуми. Для створення розрядження і виштовхування газової суміші, що виділилася з масла, мембрана камери зв'язана з приводом, що може бути виконаний ручним або автоматизованим. Технічний результат; який досягається при використанні винаходу: виключається потрапляння навколишнього повітря при введенні проби трансформаторного масла через порт введення за рахунок створення масляного затвора шляхом заповнення прозорої трубки маслом, при цьому трубка з'єднана з внутрішньою порожниною штока, а для зливу проаналізованого масла, порожнину клапана-мембрани відкривають і масло виходить через вигнутий кінець трубки назовні. отримані симетричні піки на хроматограмі за рахунок подачі аналізованих газів на хроматограф у вигляді компактної щільної пробки, при цьому підвищується точність визначення компонентів аналізованої газової суміші, підвищена чутливість хроматографа за рахунок збільшення введення дозованої проби масла 5см 325см 3 у дегазаційну камеру, виключені застійні зони в дегазаційній камері з аналізованою газовою сумішшю тому що злив масла і продувка камери виконується при малому її об'ємі, підвищена точність визначення кількості газу, розчиненого в трансформаторному маслі. Спосіб підготовки та подачі проб рідини на хроматографічний аналіз і пристрій для його здійснення, що заявляються пояснюються нижчеприведеним описом і кресленнями, де: Фіг. 1 - загальний вид пристрою для підготовки та подачі проб рідини, переважно, трансформаторного масла на хроматографічний аналіз, Фіг. 2 - винесення І по фіг. 1. По винаходу, спосіб підготовки та подачі проб рідини на хроматографічний аналіз реалізується пристроєм для підготовки та подачі проб рідини, переважно, трансформаторного масла, що містить сферичну камеру 1, яка має гумову р ухливу мембрану 2, що встановлена з можливістю переміщення у верхнє чи в нижнє положення за допомогою ручного приводу 3 для зміни об'єму дегазаційної камери 1 (див. фіг. 1). У корпусі порту введення 4 рідини (масла), зв'язаного з камерою 1 встановлений шток 5, що рухається, по довжині якого виконана внутрішня порожнина 6, зв'язана з порожниною 7 клапана-мембрани 8, що встановлена на кінці штока S у торці корпуса 4 (див. фіг. 2). Між штоком 5 і корпусом 4 порту введення встановлено гумове ущільнення 9, причому шток 5 має ручку 10 для пересування і накидну гайку 11 (див. фіг. 2). Між камерою 1 і корпусом 4 встановлена пориста насадка 12, яка служить для збільшення площі розтікання масла при введенні його в дегазаційну камеру 1 (див. фіг. 1, фіг. 2). У корпусі 4 порту введення вертикально нагору встановлена прозора трубка 13, що вигн ута на 180° над корпусом 4 порту введення і опущена вниз нижче корпуса 4, при цьому трубка 13 з'єднана з внутрішніми порожнинами 6 і 7 штока 51 клапана-мембрани 8 (див. фіг. 1, фіг. 2). У ручці 10 штока 5 установлена мембрана 14, що розташована перпендикулярно порожнини 6 штока 5, а мембрана 2 камери 1 зв'язана з приводом 3, що виконаний ручним або може бути автоматизованим (див. фіг. 2). У накидній гайці 11 ручки 10 штока 5 виконаний отвір 15 для голки шприца (не показаний). Кришка 16 камери 1 виконана з прозорого матеріалу, наприклад органічного скла для візуального спостереження за процесом дегазації масла в камері 1 і подачею екстрагованого газу з камери (див. фіг. 1, фіг. 2). Клапан-мембрана 8 встановлена з можливістю відкриття чи закриття порожнин 6 і 7 у корпусі 4 порта введення для введення масла чи зливу через трубку 13 проаналізованого масла (див. фіг. 2). Мембрана 14 у ручці 10 штока 5 і клапан-мембрана 8 виконані з композиційного маслостійкого матеріалу, наприклад модифікованої силіконової гуми (див. фіг. 2) Спосіб підготовки та подачі проб рідини (масла) полягає у введенні частини проби масла 1см 3-2см 3 у порожнину корпуса 4 за допомогою шприца (не показаний), яким проколюють на початку першу мембрану 14 і маслом заповнюють прозору тр убку 13, створюючи масляний затвор, при цьому, спостерігаючи за маслом в трубці 13, візуально контролюють закінчення виходу повітря з масляного затвора порта введення 4 (див. фіг. 2). Потім шприцом (не показаний) вводять дозовану пробу масла 5см 3-25см 3 у порожнину 7 шляхом проколювання клапана-мембрани 8, відкіля масло через насадку 12 надходить у дегазаційну камеру 1 і дегазується під дією вакууму, а газова суміш, що екстрагована з масла заповнює надмасляний, об'єм камери 1. Ручним приводом 3 переміщають мембрану 2 нагору в камері 1 і газова суміш, яка виділилася з масла, витісняється крізь триходовий кран 18 ( див. фіг. 1, фіг. 2). Розрядження (вакуум) у дегазаційній камері 1 створюється шляхом переміщення мембрани 2 у нижнє положення. Для створення більш глибокого вакууму підключають вакуумний насос (не показаний) через вентиль 19 (див. фіг. 1). Насадка 12 збільшує площу розтікання масла і поліпшує дегазацію масла в камері 1. Відкриваючи на трубопроводі 20 вентиль 21 на лінії газу-носія, вводять газ-носій, наприклад, аргон і вирівнюють тиск утр убопроводі 18. Відкривають вентиль 22 і закривають вентиль 23, газова суміш у вигляді компактної щільної пробки газом-носієм подається на хроматограф (не показаний) (хроматографічну колонку) для аналізу. При подачі газової суміші на хроматограф у вигляді компактної щільної пробки, на хроматограмі (не вказана) відсутні хвостаті піки, тобто піки на хроматограмі виходять симетричними, чутливість хроматографа підвищується за рахунок збільшення дози проби масла, яка вводиться у дегазаційну камеру 1, що герметизована від навколишнього повітря і виконана з об'ємом, який змінюється за рахунок переміщення мембрани 2 за допомогою ручного приводу 3 (див. фі г. 1). Спосіб і пристрій підготовки та подачі рідини (масла) на хроматографічний аналіз дозволяє точно і з більшою чутливістю визначати склад газів, розчинених у трансформаторному маслі.