Получение газовых потоков с постоянной концентрацией органических и неорганических летучих соединений и их использование в газохроматографическом анализе

• Автор: Исмагилов, Дмитрий Рамазанович
• Шифр специальности: 05.11.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1. Обзор литературы
1.1. Использование стандартных образцов в количественном газохроматографическом анализе
1.2. Методы приготовления стандартных образцов
1.3. Использование газовой экстракции для приготовления стандартных образцов
1.4. Газовая экстракция в реакционных системах
2. Использование межфазного распределения в проточной системе “жидкость - газ” для получения газового потока, содержащего постоянные концентрации летучих предельных и ароматических углеводородов
2.1. Получение газового потока летучих углеводородов с использованием проточной системы “жидкость - газ”
2.2. Исследование системы последовательно соединенных сосудов для получения газового потока предельных и ароматических углеводородов
3. Получение газовых потоков с постоянной микроконцентрацией неорганических газов и их использование для количественного газохроматографического анализа
3.1. Получение газовых потоков сероводорода
3.2. Получение газовых потоков диоксида серы
3.3. Получение газовых потоков кислорода Выводы
Список использованной литературы Приложения
Актуальность работы. Точность количественного газохроматографического анализа в значительной степени определяется тщательностью приготовления и использования стандартных образцов. При анализе летучих соединений и агрессивных газов важной задачей является совершенствование существующих и создание новых способов приготовления газовых смесей известного состава. Для получения таких смесей используют как статические, так и динамические методы. Эти методы требуют использования сложного аппаратурного оформления, что обуславливает высокую стоимость как готовых стандартных газовых смесей, так и устройств для их получения. Впервые наиболее простой и доступный метод приготовления стандартных газовых смесей предложил Фо-рина (Роппа) [1]. Данный метод основан на пропускании инертного газа через сосуд, содержащий раствор нелетучего неорганического вещества в летучем растворителе с химической реакцией в жидкой фазе. В своих работах Форина рассматривал только вариант системы последовательно соединенных сосудов при одинаковом начальном распределении исходного вещества в сосудах и не исследовал варианты работы системы с сосудами различной конструкции. Автор не задавался целью разработать наиболее эффективный и экономичный способ, позволяющий при меньшем расходе реагентов получить большее количество газовой смеси со стабильным составом. Нами была предпринята попытка усовершенствовать и расширить работу данного метода и использовать его для приготовления газовых смесей с постоянной концентрацией как органических так и неорганических компонентов.
Работа выполнялась при поддержке Федеральной целевой программы «Интеграция» (проект № ИО 588).
Цель работы. Разработка нового динамического способа получения газовых смесей с постоянной концентрацией летучих органических и неорганических соединений, основанного на непрерывной газовой экстракции из жидкой фазы в проточных и реакционных системах различного типа и характеризующегося большей продолжительностью постоянства состава газового потока.
Задачи исследования:
1. Экспериментальное исследование влияния различных факторов (температура, скорость потока и др.) на концентрацию летучего органического соединения в газовом потоке на выходе проточной многоступенчатой экстракционной системы “раствор летучего вещества в малолетучей жидкости -инертный газ” и оптимизация условий реализации процесса для проведения градуировки газохроматографической аппаратуры.
2. Теоретическое и экспериментальное исследование непрерывной газовой экстракции неорганических газов (сероводород, диоксид серы, кислород) в многоступенчатых реакционных системах.
3. Разработка новых способов и устройств получения постоянных концентраций веществ в потоке газа, основанных на барботажном контакте газового потока с порциями раствора летучих веществ в малолетучем растворителе.
4. Сопоставление предлагаемых способов получения постоянных концентраций летучих веществ в газовом потоке с другими способами приготовления стандартных газовых смесей.
Научная новизна. Разработаны и экспериментально изучены новые способы получения газовых потоков с постоянными концентрациями предельных и ароматических углеводородов, а также сероводорода, диоксида серы и кислорода, основанные на непрерывной газовой экстракции в проточных системах «раствор летучего вещества в малолетучей жидкости - инер?пный газ» и реакционных проточных системах “раствор нелетучего вещества в малолетучей жидкости — инертный газ”. Разработано теоретическое описание процесса
вующей газовой фазе. Непременное условие, лимитирующее использование парофазного анализа для кинетических исследований, состоит в необходимости создания режима массообмена, гарантирующего переход гетерофазной реакции из диффузионной в кинетическую область.
Для реализации метода парофазного изучения кинетики жидкофазных реакций может быть использована техника статического парофазного анализа с пневматическим отбором проб [107, 108]. Кроме сравнительно несложной аппаратуры, существенным достоинством такого метода является возможность привлечения для расчетов классических кинетических закономерностей, не осложненных процессами газовой экстракции. Это обусловлено тем, что непосредственно из гетерофазной системы отбираются на анализ газовые пробы, содержащие пренебрежимо малую долю участвующих в химической реакции веществ, позволяющую, однако, газохроматографически измерять концентрации контролируемых компонентов. Если же не представляется возможным осуществить непосредственный отбор из реакционной системы газовых проб с пренебрежимо малым количеством вещества, приходится использовать процедуры дискретной газовой экстракции реакционных систем. Изучение таких процессов было начато в середине 1980-х годов [109-111]. Эти процессы описываются значительно более сложными уравнениями, так как на кинетические соотношения, учитывающие изменения концентрации реагирующих компонентов, накладываются закономерности газовой экстракции.
На примере изучения кинетики фосфорнокислой дегидратации алифатических спиртов С4 - С6 Мариничевым и Столяровым [112] выведены и экспериментально подтверждены основные количественные соотношения, описывающие дискретную газовую экстракцию летучих продуктов жидкофазной реакции первого порядка. Основное соотношение, характеризующее изменение во времени концентрации летучего продукта в газовой фазе на выходе реактора С(Д может быть записано в виде [113]: