Любую разновидность хроматографии можно определить как физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении разделяемых компонентов между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых является неподвижной, а другая — подвижной.
Неподвижная фаза — твердый адсорбент, или суспензия адсорбента в жидкости, или жидкость, наносимая на поверхность твердого носителя. Подвижная фаза (газ или жидкость) протекает (продувается) вдоль слоя неподвижной фазы. Понятие газовая хроматография объединяет все методические варианты хроматографии, в которых подвижная фаза газообразна (находится в состоянии пара или газа). Это универсальный метод разделения смесей разнообразных веществ, испаряющихся без разложения. При этом компоненты разделяемой смеси перемещаются по хроматографической колонке с потоком газаносителя.
Газоадсорбционная хроматография (ГАХ) включает все методические варианты газовой хроматографии, в которых неподвижной фазой является активное дисперсное тело (адсорбент): древесный уголь, силикагель, цеолит.
К газожидкостной хроматографии (ГЖХ) относятся все методические варианты газовой хроматографии, в которых в качестве неподвижной фазы используется слой жидкости, нанесенный на поверхность твердого носителя.
Принцип разделения — неодинаковое сродство веществ к летучей подвижной фазе и стационарной фазе в колонке. Компоненты смеси селективно задерживаются последней, поскольку растворимость их в этой фазе различна, и таким образом разделяются (компонентам с большей растворимостью требуется большее время для выхода из жидкой фазы, чем компонентам с меньшей растворимостью). Затем вещества выходят из колонки и регистрируются детектором. Сигнал детектора записывается компьютером в виде хроматограммы.
Хроматография один из наиболее распространенных физико-химических методов исследования газов и легкокипящих жидкостей. Хроматографические методы широко используются в химии и биохимии, находят применение в химической, нефтехимической, металлургической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.
Цель работы — определение компонентного состава сухого газа, содержащего углеводороды С1-С8, а также не углеводородные компоненты (водород, азот, кислород, гелий и двуокись углерода) и определение физико-химических показателей качества природного газа: вычисление значения высшей теплоты сгорания, низшей теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе газовой смеси.
Определение состава газа осуществляется методом газожидкостной и газоадсорбционной хроматографии газа с использованием детектора по теплопроводности. Углеводороды С1-С8 и двуокись углерода разделяют методом газожидкостной хроматографии. Не углеводородные компоненты водород, гелий, кислород и азот разделяют методом газоадсорбционной хроматографии.
На основании расчета физико-химических показателей устанавливается соответствие природного газа ГОСТ 5542–87 «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия» требованиям по низшей теплоте сгорания, области значений числа Воббе и допустимому отклонению числа Воббе от номинального значения.
Все значимые компоненты или группы компонентов, подлежащие определению в газовой пробе, физически разделяются методом газовой хроматографии, и их молярная доля измеряется посредством сличения с данными градуировки, полученными при тех же условиях. Поэтому градуировочные газы и газовую пробу следует анализировать с помощью той же самой системы измерений и при тех же условиях.
Пробоотборник подсоединяют к пробоотборному устройству и открывают входной вентиль пробоотборника. Открывают запорную арматуру пробоотборного устройства и продувают пробоотборник отбираемым газом в течение 1–2 мин3–4 раза для удаления остаточного количества воздуха, затем закрывают вентиль и запорную арматуру пробоотборного устройства. Отсоединяют пробоотборник и его штуцер закрывают заглушками.
Компонентный состав сухого газа определяют на двух хроматографических колонках. В качестве сорбента первой колонки для разделения углеводородов С1-С8 и двуокиси углерода применяют PorapakQ (дивинилбензол/этилвинилбензол). Неуглеводородные компоненты (водород, гелий, кислород, азот) разделяют на второй колонке, заполненной цеолитами NaX.
Условия анализа (для хроматографа Кристалл-5000.2)
Длина колонки PorapakQ, м 2
Внутренний диаметр колонки PorapakQ, мм 2
Длина колонки NaX, м 3
Внутренний диаметр колонки NaX, мм 2
Температура термостата, °С 70
Температура испарителя, °С 120
Температура детектора 1, °С 230
Температура детектора 2, °С 250
Газ-носитель 1 гелий
Расход газа-носителя 1, мл/мин 20
Газ-носитель 2 аргон
Расход газа-носителя 2, мл/мин 20
Объем пробы, см3. 1
Литература:
1. ГОСТ 31371.1–2008 «Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 1. Руководство по проведению анализа»
2. ГОСТ 31371.3–2008 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 3. Определение водорода, гелия, кислорода, азота, диоксида углерода и углеводородов до С8 с использованием двух насадочных колонок».
3. ГОСТ 31371.7–2008 «Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов»
