RU2525305C2 - Device for gas-fluid extraction and method of gas-fluid extraction - Google Patents
Device for gas-fluid extraction and method of gas-fluid extraction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525305C2 RU2525305C2 RU2010132424/05A RU2010132424A RU2525305C2 RU 2525305 C2 RU2525305 C2 RU 2525305C2 RU 2010132424/05 A RU2010132424/05 A RU 2010132424/05A RU 2010132424 A RU2010132424 A RU 2010132424A RU 2525305 C2 RU2525305 C2 RU 2525305C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- gas
- extraction
- flow
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Использование: для очистки жидких сред от растворенных в них летучих соединений и для выделения летучих соединений с целью их последующей промышленной переработки, или анализа.Usage: for cleaning liquid media from the volatile compounds dissolved in them and for the isolation of volatile compounds for the purpose of their subsequent industrial processing, or analysis.
Технический результат: увеличение степени экстракции, увеличение чувствительности аналитических систем и уменьшение влияния на характеристики аналитических систем обратимой адсорбции летучих компонентов на поверхности экстракционной камеры и нестабильности метрологических характеристик побудителей расхода жидкой среды и газа-носителя.Effect: increase the degree of extraction, increase the sensitivity of analytical systems and reduce the influence on the characteristics of analytical systems of the reversible adsorption of volatile components on the surface of the extraction chamber and the instability of the metrological characteristics of the stimulants of the flow rate of a liquid medium and a carrier gas.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Способ:Method:
технический результат достигается тем, что при проведении газожидкостной экстракции стабилизируют температуру проточной трубчатой экстракционной камеры, поступающий в нее поток жидкой среды преобразуют в коаксиальный, стекающий по ее вогнутой поверхности тонкой пленкой, поток газа-носителя закручивают по восходящей спирали, а массообмен осуществляют в условиях противотока фазовых компонентов, или в условиях неподвижной газовой фазы, при этом, для осуществлении массообмена в условиях неподвижной газовой фазы, расход потока газа-носителя во время подачи в камеру жидкой среды уменьшают до нуля.The technical result is achieved by the fact that during gas-liquid extraction, the temperature of the flow-through tubular extraction chamber is stabilized, the liquid flow entering it is converted into a coaxial one, flowing down its concave surface with a thin film, the carrier gas flow is twisted in an upward spiral, and mass transfer is carried out under counterflow conditions phase components, or in a stationary gas phase, while for mass transfer in a stationary gas phase, the flow rate of the carrier gas When feeding liquid into the chamber, it is reduced to zero.
Устройство:Device:
для получения технического результата проточная трубчатая камера устройства помещена в термостат и установлена в нем вертикально, имеет гидрофильную внутреннюю поверхность и на верхнем конце имеет сужение, соосно сочлененное с капиллярной трубкой, так, что образуется круглая щель, или с раструбом, снабженным формованным изделием в виде полого конуса, или нижней части двуполостного гиперболоида, закрепленным так, что между поверхностью раструба и поверхностью формованного изделия образуется кольцевая щель. При этом газовые штуцеры относительно оси камеры установлены под острым углом, а относительно поверхности камеры - тангенциально. Кроме того, внутренняя поверхность камеры в средней части может быть цилиндрической, или гофрированной, или цилиндрической с однозаходной или многозаходной резьбовой нарезкой для более равномерного распределения жидкой фазы. Дополнительно для уменьшения объема газовой фазы, камера может быть снабжена соосным формованным изделием, сочлененным с ней в нижней части герметично так, чтобы между ее внутренней поверхностью и внешней поверхностью формованного изделия был коаксиальный зазор, многократно превышающий толщину стекающей пленки. При этом форма поверхности формованного изделия соответствует форме поверхности камеры, и, как и поверхность камеры, может быть цилиндрической, или гофрированной, или цилиндрической с однозаходной или многозаходной винтовой нарезкой.to obtain a technical result, the flow-through tubular chamber of the device is placed in a thermostat and installed vertically in it, has a hydrophilic inner surface and at the upper end has a constriction coaxially articulated with a capillary tube, so that a round gap forms, or with a bell provided with a molded product in the form a hollow cone, or the lower part of the two-sheeted hyperboloid, fixed so that an annular gap is formed between the surface of the bell and the surface of the molded product. In this case, the gas fittings relative to the chamber axis are installed at an acute angle, and tangentially relative to the chamber surface. In addition, the inner surface of the chamber in the middle part can be cylindrical, or corrugated, or cylindrical with single-thread or multi-thread threaded for more uniform distribution of the liquid phase. Additionally, to reduce the volume of the gas phase, the chamber can be equipped with a coaxial molded product, sealed with it in the lower part so that between its inner surface and the outer surface of the molded product there is a coaxial gap many times greater than the thickness of the falling film. Moreover, the surface shape of the molded product corresponds to the shape of the surface of the chamber, and, like the surface of the chamber, can be cylindrical, or corrugated, or cylindrical with a single-thread or multi-thread screw thread.
Описание изобретения.Description of the invention.
Изобретение относится к физической химии, а точнее к технике фракционного испарения содержащихся в жидких средах летучих примесей/компонентов, предусматривающей использование массообмена на границе раздела жидкой и газовой фаз в поточных газожидкостных системах и может использоваться в промышленном производстве и в аналитической химии.The invention relates to physical chemistry, and more specifically to a technique for fractional evaporation of volatile impurities contained in liquid media, involving the use of mass transfer at the interface between liquid and gas phases in flowing gas-liquid systems and can be used in industrial production and in analytical chemistry.
Известен способ газожидкостной экстракции летучих соединений, предусматривающий борботирование газом-носителем растворов помещенных в сосуд [1, 2]. Недостатком этого способа является загрязнение газового тракта и летучих компонентов экстрагируемым раствором из-за его вспенивания и разбрызгивания.A known method of gas-liquid extraction of volatile compounds, providing for the sparging of carrier gas solutions placed in a vessel [1, 2]. The disadvantage of this method is the contamination of the gas tract and volatile components with the extracted solution due to its foaming and spraying.
Также известен применяющийся в аналитической химии способ газожидкостной экстракции, включающий формирование поверхности раздела фаз в проточных экстракционных камерах с неподвижной газовой фазой [3]. Применяющийся для реализации этого способа экстрактор содержит последовательно соединенные трубками газового тракта побудитель расхода газа, емкость для жидкой пробы и вертикальный термостатируемый реактор, разделенный капиллярными сужениями на 4 сферические камеры, объем которых не превышает объема аналитической ячейки. Верхняя камера реактора снабжена одним патрубком, соединенным с емкостью для жидкой пробы, а нижняя - двумя патрубками для раздельного вывода проэкстрагированной пробы и газа-носителя.Also known is the gas-liquid extraction method used in analytical chemistry, which includes forming a phase interface in flow-through extraction chambers with a stationary gas phase [3]. The extractor used to implement this method contains a gas flow inducer sequentially connected by tubes of the gas path, a liquid sample container, and a vertical thermostatic reactor divided by capillary constrictions into 4 spherical chambers, the volume of which does not exceed the volume of the analytical cell. The upper chamber of the reactor is equipped with one pipe connected to a liquid sample container, and the lower one with two pipes for separate withdrawal of the extracted sample and carrier gas.
Для проведения анализа проба дозируется в устройство для введения жидкой фазы, из которого она последовательно продавливается током газа-носителя через камеры реактора, где она тонким слоем стекает по стенкам камер. Благодаря этому в экстракторе происходит четырехкратная газовая экстракция. После ее завершения поток газа носителя выталкивает сконцентрированные пары легколетучих компонентов из камеры в аналитическую ячейку анализатора. Способ очень эффективен. Степень извлечения легколетучих веществ с коэффициентом распределения вода - воздух <10 составляет 0.9-0.98.For analysis, the sample is dosed into a device for introducing a liquid phase, from which it is successively pressed by a carrier gas current through the reactor chambers, where it flows down a thin layer along the walls of the chambers. Due to this, four times gas extraction takes place in the extractor. After its completion, the carrier gas stream pushes concentrated pairs of volatile components from the chamber into the analyzer analytic cell. The method is very effective. The degree of extraction of volatile substances with a distribution coefficient of water - air <10 is 0.9-0.98.
К недостаткам способа относится невозможность его использования для концентрирования летучих компонентов из проб большого объема, т.к. в небольшом объеме камер быстро устанавливается межфазное концентрационное равновесие, и продолжение экстракции становится невозможным. Кроме того, цикличность способа не позволяет использовать его для измерения концентраций легколетучих компонентов в режиме on line с применением проточных аналитических систем и также не позволяет использовать его в перманентных технологиях промышленного производства.The disadvantages of the method include the impossibility of its use for the concentration of volatile components from samples of large volume, because in a small volume of chambers, interfacial concentration equilibrium is quickly established, and the continuation of extraction becomes impossible. In addition, the cyclical nature of the method does not allow it to be used to measure the concentrations of volatile components in on-line mode using flow-through analytical systems and also does not allow it to be used in permanent industrial production technologies.
Указанных недостатков не имеют устройства, в которых реализованы способы, предусматривающие формирование поверхности раздела фаз на встречных протоках газа носителя и экстрагируемой жидкости. К таковым относится «Проточный сепаратор с высокоэффективным фракционным испарением и методика его использования» (United States Patent US 5,792,663). Сепаратор содержит вертикальную проточную экстракционную камеру и средства ввода и вывода жидкой среды и газа-носителя. Камера сепаратора представляет собой закрытую сверху цилиндрическую емкость с обращенным к ее закрытому верху формованным пальцеобразным выпячиванием на дне. Для хорошего смачивания жидкой средой поверхность пальцеобразного выпячивания обработана повышающими гидрофильность средствами. В верхней части емкости имеется отверстие с закрепленным в нем жидкостным патрубком с орошателем, по которому жидкая среда может подаваться на вершину пальцеобразного выпячивания. В нижней части камера снабжена двумя патрубками:- жидкостным патрубком в нижней части дна и газовым патрубком в стенке выше дна. Второй газовый патрубок расположен в верхней части, вблизи закрывающего камеру купола. Оба газовых патрубка установлены тангенциально так, что поступающий в камеру газ-носитель закручивается по восходящей спирали вокруг пальцеобразного выпячивания.These drawbacks do not have devices that implement methods involving the formation of a phase interface on the opposing ducts of the carrier gas and the extracted liquid. These include the “Flow Separator with High Efficiency Fractional Evaporation and Methods of Its Use” (United States Patent US 5,792,663). The separator comprises a vertical flow-through extraction chamber and means for introducing and discharging a liquid medium and a carrier gas. The separator chamber is a cylindrical container closed from above with a molded finger-like protrusion facing the bottom of the container facing its closed top. For good wetting with a liquid medium, the surface of the finger-like bulging is treated with hydrophilicity enhancing agents. In the upper part of the tank there is an opening with a liquid nozzle fixed to it with an irrigator, through which liquid medium can be supplied to the top of the finger-like protrusion. In the lower part, the chamber is equipped with two nozzles: - a liquid nozzle in the lower part of the bottom and a gas nozzle in the wall above the bottom. The second gas pipe is located in the upper part, close to the dome chamber. Both gas pipes are installed tangentially so that the carrier gas entering the chamber is twisted in an upward spiral around a finger-like protrusion.
Сепаратор используется в промышленном производстве и в генераторах холодного пара ртути атомных спектрометрических анализаторов СТАС (QuickTrace™ М-7500, М-8500) [5]. Для извлечения ртути из пробы в виде атомного пара, водно-кислотный раствор пробы смешивается в миксере с раствором двухлористого олова, восстанавливающего ионную ртуть до свободных атомов, и в виде водно-ртутной суспензии через упомянутый орошатель подается на вершину купола помешенного в него цилиндрического формованного изделия. Под действием гравитации водно-ртутная суспензия коаксиальной жидкой пленкой стекает по поверхности формованного изделия в нижнюю часть полости экстрактора, из которой выводится в сливную емкость. При этом поверхность стекающего коаксиального потока вводно-ртутной суспензии обдувается потоком газа-носителя, закрученным вокруг него по восходящей спирали, чем достигается быстрый переход ртути из суспензии в газовый поток. Обогащенный ртутью поток газа-носителя подается в кювету спектрометрического анализатора ртути для ее детектирования.The separator is used in industrial production and in cold mercury generators of STAS atomic spectrometric analyzers (QuickTrace ™ M-7500, M-8500) [5]. To extract mercury from the sample in the form of atomic vapor, the aqueous-acid solution of the sample is mixed in a mixer with a solution of tin dichloride, which reduces ionic mercury to free atoms, and in the form of a water-mercury suspension, it is supplied through the said irrigation device to the top of the dome of a cylindrical molded product placed in it . Under the influence of gravity, a mercury-water suspension coaxial liquid film flows down the surface of the molded product into the lower part of the extractor cavity, from which it is discharged into a drain tank. At the same time, the surface of the flowing coaxial stream of the inlet-mercury suspension is blown by a carrier gas stream swirling around it in an upward spiral, thereby achieving a quick transition of mercury from the suspension to the gas stream. The carrier gas stream enriched in mercury is fed into a cuvette of a spectrometric analyzer of mercury for its detection.
Недостатками является то, что: в камере экстрактора газ носитель контактирует не только с поверхностью стекающей экстрагируемой жидкости, но и с (гораздо большей по площади) сухой поверхностью стенки камеры, на которой летучие компоненты могут, как адсорбироваться на ней, так и десорбироватья с нее. При использовании способа в аналитических системах это обстоятельство негативно проявляется как память о составе проанализированных проб. Например, при определении ртути методом МХП (методом холодного пара) [2] это явление вызывает необходимость перед анализом каждой пробы проводить демеркуризацию экстракционной камеры. Смыть адсорбированные компоненты с этой поверхности без демонтажа камеры экстрактора нельзя. Поэтому ее демеркуризацию проводят путем длительного продува камеры экстрактора газом носителем. При чем продолжительность продува камеры может в разы превышать время, затрачиваемое на детектирование ртути [6] (раздел 4, 20. табл.4-1а). Кроме того, степень экстракции летучих компонентов сильно зависит от скоростей потоков, поэтому для минимизации погрешности анализов требуется использовать прецизионные побудители расхода потоков.The disadvantages are that: in the extractor chamber, the carrier gas contacts not only the surface of the flowing extractable liquid, but also (much larger in area) the dry surface of the chamber wall, on which volatile components can either be adsorbed on it or desorbed from it . When using the method in analytical systems, this circumstance negatively manifests itself as a memory of the composition of the analyzed samples. For example, in the determination of mercury by the MHP method (cold vapor method) [2], this phenomenon necessitates demercurization of the extraction chamber before analyzing each sample. It is impossible to wash the adsorbed components from this surface without removing the extractor chamber. Therefore, its demercurization is carried out by prolonged purging of the extractor chamber with carrier gas. Moreover, the duration of the purge of the chamber can be several times greater than the time taken to detect mercury [6] (
Прототипом предлагаемого изобретения выбран применявшийся для выделения ртутного пара (Музыков, 1975) способ, предусматривающий потенциально более технологичное формирование поверхности раздела фаз на вогнутой поверхности трубчатой камеры [4]. Способ реализуется с использованием газожидкостного экстрактора с наклонной трубчатой экстракционной камерой, снабженной штуцерами и средствами ввода и вывода жидкой и газовой фаз. На нижнем конце камера имеет 2 штуцера - для ввода воздуха (газа носителя) и для слива проэкстрагированной жидкости. Ее верхний конец имеет штуцер для выхода газа носителя ртутного пара и закрыт пробкой с отверстием, в которое введен патрубок для подачи на ее стенку суспензии металлической ртути в смеси анализируемой жидкой пробы с раствором двухлористого олова. Газ-носитель и жидкая фракция поступают в камеру противотоком. При этом, поскольку камера установлена наклонно, жидкая фракция стекает по стенке камеры тонким потоком, образующим постоянно возобновляющуюся поверхность раздела фаз. Вследствие этого способ позволяет экстрагировать ртуть из непрерывного потока и, таким образом, позволяет проводить определения концентраций ртути проточным методом в режиме on line.The prototype of the present invention is the method used to isolate mercury vapor (Muzykov, 1975), which involves a potentially more technologically advanced formation of the phase interface on the concave surface of the tubular chamber [4]. The method is implemented using a gas-liquid extractor with an inclined tubular extraction chamber equipped with fittings and means for input and output of liquid and gas phases. At the lower end, the chamber has 2 fittings - for introducing air (carrier gas) and for draining the extracted liquid. Its upper end has a fitting for the release of gas from the carrier of mercury vapor and is closed by a plug with an opening into which a pipe is inserted to supply a suspension of metallic mercury in the mixture of the analyzed liquid sample with a solution of tin dichloride onto its wall. The carrier gas and the liquid fraction enter the chamber countercurrently. Moreover, since the chamber is installed obliquely, the liquid fraction flows down the chamber wall in a thin stream, forming a constantly renewed phase interface. As a result of this, the method allows extraction of mercury from a continuous stream and, thus, allows the determination of mercury concentrations by the on-line flow method.
Недостатком способа-прототипа являются:The disadvantage of the prototype method are:
1. Низкая степень извлечения ртути и низкая чувствительность ее определения (характеристическая чувствительность 0,4 мкг/л). Это обусловлено тем, что в применяющейся трубчатой камере скорость массообмена на поверхности раздела фаз очень мала и не достигается парофазного равновесия, т.к. время контакта фаз очень мало (не превышает нескольких секунд), а толщина слоя потока велика - около 1 мм.1. Low degree of mercury extraction and low sensitivity of its determination (characteristic sensitivity of 0.4 μg / l). This is due to the fact that in the tubular chamber used, the mass transfer rate at the interface is very small and vapor-phase equilibrium is not achieved, because the phase contact time is very short (not exceeding several seconds), and the thickness of the flow layer is large - about 1 mm.
2. Величина поверхности раздела фаз вследствие струйности стекающего потока может под влиянием многих неконтролируемых факторов меняться в значительной мере, вызывая вариацию степени экстакции летучих компонентов и ошибки в результатах определения их концентраций.2. The magnitude of the phase interface due to the jet flow of the flowing stream can vary significantly under the influence of many uncontrolled factors, causing a variation in the degree of extraction of volatile components and errors in the results of determining their concentrations.
3. Жидкая среда стекает, в лучшем случае, только по 1/4 поверхности камеры. Поэтому газ носитель, обогащенный летучими компонентами, контактирует с частью поверхности камеры, свободной от стекающего потока экстрагируемой жидкой среды, вследствие чего. летучие компоненты могут, как адсорбироваться на ней, так и десорбироватья с нее. При использовании способа в аналитических системах это обстоятельство негативно проявляется как память о составе проанализированных проб, мешающая получению точных результатов анализа.3. The liquid medium drains, at best, only on 1/4 of the surface of the chamber. Therefore, the carrier gas enriched with volatile components is in contact with a part of the chamber surface that is free from the flowing stream of the extracted liquid medium, as a result of which. volatile components can both be adsorbed on it and desorbed from it. When using the method in analytical systems, this circumstance negatively manifests itself as a memory of the composition of the analyzed samples, which interferes with obtaining accurate analysis results.
Целью изобретения является увеличение степени экстракции, увеличение чувствительности аналитических систем и уменьшение влияния на их (аналитических систем) характеристики обратимой адсорбции летучих компонентов на поверхности экстракционной камеры и нестабильности метрологических характеристик побудителей расхода жидкой среды и газа-носителя.The aim of the invention is to increase the degree of extraction, increase the sensitivity of analytical systems and reduce the influence on their (analytical systems) characteristics of the reversible adsorption of volatile components on the surface of the extraction chamber and the instability of the metrological characteristics of the stimulants of the flow rate of a liquid medium and a carrier gas.
Поставленная цель достигается тем, что при проведении газожидкостной экстракции стабилизируют температуру проточной трубчатой экстракционной камеры, поступающий в нее поток жидкой среды преобразуют в коаксиальный; стекающий по ее вогнутой поверхности тонкой пленкой, поток газа-носителя закручивают по восходящей спирали, а массообмен осуществляют в условиях противотока фазовых компонентов, или в условиях неподвижной газовой фазы, при этом для осуществления массообмена в условиях неподвижной газовой фазы расход потока газа-носителя во время подачи в камеру жидкой среды уменьшают до нуля.This goal is achieved by the fact that when conducting gas-liquid extraction, the temperature of the flowing tubular extraction chamber is stabilized, the flow of liquid medium entering it is converted into coaxial; flowing on its concave surface with a thin film, the carrier gas flow is twisted in an upward spiral, and mass transfer is carried out under conditions of countercurrent phase components, or in a stationary gas phase, while for the implementation of mass transfer in a stationary gas phase, the flow rate of the carrier gas during supply to the chamber of a liquid medium is reduced to zero.
Для реализации способа экстракционная камера устройства помещена в термостат и установлена в нем вертикально, имеет гидрофильную внутреннюю поверхность и на верхнем конце имеет сужение, соосно сочлененное с капиллярной трубкой так, что образуется круглая щель, или с раструбом, снабженным формованным изделием в виде полого конуса, или нижней части двуполостного гиперболоида, закрепленным так, что между поверхностью раструба и поверхностью формованного изделия образуется кольцевая щель. При этом газовые штуцеры относительно оси камеры установлены под острым углом, а относительно поверхности камеры - тангенциально. Кроме того, внутренняя поверхность камеры в средней части может быть цилиндрической, или гофрированной, или цилиндрической с однозаходной или многозаходной резьбовой нарезкой для более равномерного распределения жидкой фазы. Дополнительно для уменьшения объема газовой фазы камера может быть снабжена соосным формованным изделием, сочлененным с ней в нижней части герметично так, чтобы между ее внутренней поверхностью и внешней поверхностью формованного изделия был коаксиальный зазор, превышающий толщину стекающей пленки. При этом форма поверхности формованного изделия соответствует форме внутренней поверхности камеры и, как и поверхность камеры, может быть цилиндрической, или гофрированной, или цилиндрической с однозаходной или многозаходной винтовой нарезкой.To implement the method, the extraction chamber of the device is placed in a thermostat and installed vertically in it, has a hydrophilic inner surface and at the upper end has a constriction coaxially articulated with a capillary tube so that a round gap forms, or with a bell provided with a molded product in the form of a hollow cone, or the lower part of the two-sheeted hyperboloid, fixed so that an annular gap is formed between the surface of the bell and the surface of the molded product. In this case, the gas fittings relative to the chamber axis are installed at an acute angle, and tangentially relative to the chamber surface. In addition, the inner surface of the chamber in the middle part can be cylindrical, or corrugated, or cylindrical with single-thread or multi-thread threaded for more uniform distribution of the liquid phase. Additionally, to reduce the volume of the gas phase, the chamber can be equipped with a coaxial molded product, sealed with it in the lower part so that between its inner surface and the outer surface of the molded product there is a coaxial gap exceeding the thickness of the falling film. Moreover, the surface shape of the molded product corresponds to the shape of the inner surface of the chamber and, like the surface of the chamber, can be cylindrical, or corrugated, or cylindrical with a single-thread or multi-thread screw thread.
Анализ связи отличительных признаков предлагающегося изобретения с достигаемым техническим результатом показывает, чтоAn analysis of the relationship of the distinguishing features of the proposed invention with the achieved technical result shows that
стабилизация температуры проточной трубчатой экстракционной камерыtemperature stabilization of the flow tube extraction chamber
стабилизирует скорость массообмена на границе раздела фаз и, таким образом, обеспечивает воспроизводимость результатов аналитических систем.stabilizes the mass transfer rate at the phase boundary and, thus, ensures reproducibility of the results of analytical systems.
Преобразование входящего в проточную трубчатую экстракционную камеру потока жидкой среды в коаксиальный, стекающий по всей ее вогнутой поверхности жидкой пленкой, не только увеличивает, как в аналоге [4], скорость установления межфазового концентрационного равновесия, но и радикально устраняет недостаток аналога и прототипа - возможность адсорбции экстрагируемых компонентов на сухих частях поверхности экстракционной камеры, которые могут иметь большую адсорбционную емкость летучих компонентов, например: ртути.The conversion of the fluid flow entering the flow-through tubular extraction chamber into a coaxial one, flowing down a liquid film along its entire concave surface, not only increases, as in the analogue [4], the rate of establishment of interphase concentration equilibrium, but also radically eliminates the disadvantage of the analogue and prototype — the possibility of adsorption extractable components on dry parts of the surface of the extraction chamber, which may have a large adsorption capacity of volatile components, for example: mercury.
Закручивание по восходящей спирали потока газа носителя при проведении массообмена в условиях противотока фазовых компонентов повышает скорость массообмена и повышает скорость десорбции летучих веществ с поверхности экстракционной камеры: адсорбированных на ней при проведении массообмена в условиях неподвижной газовой фазы.Twisting the carrier gas flow in an upward spiral during mass transfer under countercurrent phase components increases the mass transfer rate and increases the rate of desorption of volatile substances from the surface of the extraction chamber: adsorbed on it during mass transfer in a stationary gas phase.
Осуществление массообмена в условиях противотока фазовых компонентов обеспечивает возможность проведения перманентной экстракции летучих соединений из больших объемов жидкой среды в промышленном производстве и возможность проведения определений в проточно-инжекционных аналитических системах.The implementation of mass transfer under conditions of counterflow of phase components provides the possibility of carrying out permanent extraction of volatile compounds from large volumes of liquid medium in industrial production and the possibility of conducting determinations in flow-injection analytical systems.
Осуществление массообмена в условиях неподвижной газовой фазы позволяет сформировать в полости камеры и получить в аналитической ячейке анализатора фиксированный объем газа носителя с максимальным значением равновесной концентрацией определяемого летучего компонента. Это на только повышает чувствительность аналитических систем до рекордного уровня, но и снижает составляющую погрешности измерений, обусловленную нестабильностью применяющихся побудителей расхода жидкой среды и газа носителя.The implementation of mass transfer under conditions of a stationary gas phase allows the formation of a fixed volume of carrier gas in the analytic cell of the analyzer with a maximum value of the equilibrium concentration of the volatile component being determined. This not only increases the sensitivity of analytical systems to a record level, but also reduces the component of the measurement error, due to the instability of the applied drivers of the flow rate of the liquid medium and carrier gas.
Уменьшение расхода потока газа носителя до нуля во время ввода в экстракционную камеру жидкой среды является условием необходимым для осуществления массообмена в условиях неподвижной газовой фазы.Reducing the flow rate of the carrier gas to zero during the introduction of a liquid medium into the extraction chamber is a prerequisite for mass transfer under conditions of a stationary gas phase.
Вертикальная компоновка экстракционной камеры и наличие в ней суженого верхнего конца, сочлененного с капиллярной трубкой так, что образуется круглая щель, или с раструбом, снабженным формованным изделием в виде полого конуса/нижней части двуполостного гиперболоида, закрепленным так, что между поверхностью раструба и поверхностью формованного изделия образуется кольцевая щель, обеспечивают условия для действия в ней эффекта Коанды. В соответствии с эффектом Коанды, поступающий в камеру поток жидкой среды на выходе из капиллярной трубки (как из круглой щели Коанды). или на выходе из кольцевой щели между поверхностью раструба и помещенного в него формованного изделия (как из кольцевой щели Коанды) преобразуется в коаксиальный. При этом, камеры, у которых суженый верхний конец сочленен с капиллярной трубкой: применяются для экстракции небольших объемов в лабораторных установках, а камеры, у которых суженый верхний конец сочленен с раструбом, снабженным формованным изделием в виде полого конуса, или нижней части двуполостного гиперболоида, закрепленным так, что между поверхностью раструба и поверхностью формованного изделия образуется кольцевая щель, применяются в промышленном производстве для экстракции жидких потоков с большим расходом.The vertical layout of the extraction chamber and the presence of a tapered upper end articulated with a capillary tube so that a round gap forms, or with a bell provided with a molded product in the form of a hollow cone / lower part of a two-cavity hyperboloid, fixed so that between the surface of the bell and the surface of the molded the product forms an annular gap, provide conditions for the action of the Coanda effect in it. In accordance with the Coanda effect, the flow of liquid medium entering the chamber at the outlet of the capillary tube (as from the Coanda round gap). or at the exit from the annular gap between the surface of the bell and the molded product placed in it (as from the Coanda ring gap) is converted to coaxial. At the same time, chambers in which the narrowed upper end is articulated with a capillary tube: are used for extraction of small volumes in laboratory installations, and chambers in which the narrowed upper end is articulated with a bell equipped with a molded product in the form of a hollow cone, or the lower part of a two-sheeted hyperboloid, fixed so that an annular gap forms between the surface of the bell and the surface of the molded product, they are used in industrial production for the extraction of liquid flows with a high flow rate.
Придание внутренней поверхности экстракционной камеры свойства гидрофильности обеспечивает хорошую ее смачиваемость и устраняет эффекты струйности, благодаря чему коаксиальный поток жидкой среды при достаточно малом расходе стекает по ней однородной жидкой пленкой, как в пленочных испарителях [7].Giving hydrophilicity properties to the inner surface of the extraction chamber ensures its good wettability and eliminates the effects of streaming, so that a coaxial flow of a liquid at a sufficiently low flow rate flows down it with a homogeneous liquid film, as in film evaporators [7].
Установка газовых штуцеров относительно оси камеры под острым углом предотвращает попадание жидкой среды из стекающего потока в газовый тракт и загрязнение газа носителя основными компонентами жидкой среды.The installation of gas fittings relative to the axis of the chamber at an acute angle prevents liquid from entering the flowing stream into the gas path and carrier gas pollution with the main components of the liquid medium.
Тангенциальная компоновка газовых штуцеров относительно поверхности камеры обеспечивает закручивание поступающего в камеру потока газа носителя по восходящей, или нисходящей спирали, что оптимизирует процессы массообмена на поверхности раздела фаз.The tangential arrangement of gas fittings relative to the surface of the chamber ensures that the carrier gas flow entering the chamber is twisted in an ascending or descending spiral, which optimizes mass transfer processes at the interface.
Помещение экстракционной камеры в термостат стабилизирует скорость массообмена на границе раздела фаз и, таким образом, обеспечивает воспроизводимость результатов аналитических систем.The placement of the extraction chamber in a thermostat stabilizes the mass transfer rate at the phase boundary and, thus, ensures the reproducibility of the results of analytical systems.
Снабжение экстракционной камеры соосным формованным изделием, сочлененным с ней в нижней части герметично так, чтобы между ее внутренней поверхностью и внешней поверхностью формованного изделия был коаксиальный зазор, превышающий толщину стекающей пленки: уменьшает объем газовой фазы и таким образом оптимизирует процесс массообмена.The extraction chamber is supplied with a coaxial molded product, sealed with it in the lower part so that there is a coaxial gap between its inner surface and the outer surface of the molded product that exceeds the thickness of the falling film: it reduces the volume of the gas phase and thus optimizes the mass transfer process.
Соответствие формы поверхности формованного изделия форме поверхности камеры необходимо для обеспечения оптимального условия для массообмена - коаксиального равномерного зазора между ними.Correspondence of the shape of the surface of the molded product to the shape of the surface of the chamber is necessary to ensure the optimal conditions for mass transfer - a coaxial uniform gap between them.
Способ и конструкция устройства для газожидкостной экстракции (экстракционной камеры) поясняется Рис.1-4.The method and design of the device for gas-liquid extraction (extraction chamber) is illustrated in Fig. 1-4.
На Рис.1 изображена схема экстракционной камеры с круглой щелью Коанда (Фиг.а) и с кольцевой щелью Коанда (Фиг.б).Figure 1 shows a diagram of the extraction chamber with a round Koanda slit (Fig. A) and with a ring Koanda slit (Fig. B).
На Рис.2. изображена схема генератора ртутного пара (устройства для парофазного извлечения ртути из проб жидких сред с целью последующего атомно-абсорбционного детектирования ртути) с пневматическим побуждением расхода растворов.In Fig. 2. A diagram of a mercury vapor generator (a device for vapor-phase extraction of mercury from samples of liquid media for the subsequent atomic absorption detection of mercury) with pneumatic induction of the flow of solutions is shown.
На Рис.3. изображен вариант схемы генератора ртутного пара с побуждением расхода растворов перистальтическим насосом.In Fig. 3. A variant of a mercury vapor generator circuit with a solution flow rate peristaltic pump is shown.
На Рис.4 показаны графики зависимости атомной абсорбции от объема пробы с концентрацией ртути 1000 нг/л.Figure 4 shows graphs of atomic absorption versus sample volume with a mercury concentration of 1000 ng / L.
На Фиг.1а Рис.1 показана экстракционная камера с круглой щелью Коанда для экстракции небольших объемов жидкой среды из потоков с малым расходом. Вертикальная цилиндрическая экстракционная камера 1 на верхнем конце имеет сужение 2, сочлененное с капиллярной трубкой 3 соединенной с входным жидкостным патрубком 4. В нижней части камера имеет полость 5 со штуцером 6 для сбора и вывода обработанной жидкости. Дополнительно камера 1 снабжена штуцерами 7 и 8 для ввода и вывода газа, установленными тангенциально под острым углом к цилиндрической образующейFig. 1a Fig. 1 shows an extraction chamber with a Coanda round slit for extracting small volumes of a liquid medium from flows with a low flow rate. The vertical
На Фиг.1б Рис.1 показана экстракционная камера с кольцевой щелью Коанда для экстракции больших объемов жидкой среды из потоков с большим расходом. Вертикальная цилиндрическая экстракционная камера 1 на верхнем конце имеет сужение 2, сочлененное с раструбом 9, снабженным формованным изделием 10 в виде полого конуса/нижней части двуполостного гиперболоида, закрепленным так, что между поверхностью раструба 9 и поверхностью формованного изделия 10 образуется кольцевая щель 11, достаточно узкая, чтобы иметь капиллярные свойства и быть кольцевой щелью Коанда. Входное отверстие 12 раструба 9 соединено с входным жидкостным патрубком 4. В нижней части камера имеет полость 5 со штуцером 6 для сбора и вывода обработанной жидкости. Дополнительно камера 1 снабжена штуцерами 7 и 8 для ввода и вывода газа, установленными тангенциально под острым углом к цилиндрической образующей.Fig.1b Fig.1 shows an extraction chamber with a Coanda ring slit for extracting large volumes of a liquid medium from flows with a high flow rate. The vertical
Экстракционные камеры могут работать в перманентном и пульсирующем режиме.Extraction chambers can operate in a permanent and pulsating mode.
В перманентном режиме камера работает следующим образом: после начала подачи жидкой среды в жидкостный тракт экстрактора, находящийся в нем газ, вытесняясь из него потоком жидкой среды, начинает через патрубок 4 и капиллярную трубку 3, у которой выходное отверстие выполняет функцию круглой щели Коанда, аксиальным потоком поступать в сужение 2 на верхнем конце камеры.. Вследствие завихрений на фронте потока, давление в круглой щели Коанды (в месте сочленения суженной части камеры с капиллярной трубкой 3) снижается, а в центральной части сужения 2 остается на уровне значения, которое было до включения потока. Поэтому, поток газа входящий в сужение 2, обтекая зону повышенного давления в центральной части, из аксиального трансформируется в коаксиальный настилающий поток, скользящий по внутренней поверхности сужения 2, переходящей в вогнутую цилиндрическую поверхность камеры 1. Сформировавшийся в сужении 2 коаксиальный поток газа ограничен с одной стороны внутренней поверхностью сужения 2, а с другой (внутренней) стороны поверхностью линий тока газа с нулевой скоростью, где давление максимально. Между этими поверхностями давление понижено. Поэтому, при вхождении потока жидкой среды в сужение 2 он начинает течь между этими поверхностями, как по жидкостному каналу. При этом, поступательное движение центральной части его фронта после прохождения щели Коанда замедляется до нуля, а края его фронта, по мере поступления жидкой среды, растягиваются по внутренней поверхности сужения 2 в радиальном и осевом направлениях, образуя свободную внутреннюю поверхность коаксиального потока 13, стекающего жидкой пленкой. Эта поверхность обдувается закрученным по восходящей спирали потоком газа носителя, поступающим в камеру через штуцер 7. Благодаря этому происходит быстрая экстракция растворенных в жидкой среде летучих компонентов, которые в потоке газа носителя выводятся из камеры через штуцер 8. Проэкстрагированная жидкая среда собирается в полости 5 и выводится из нее через патрубок 6.In the permanent mode, the chamber operates as follows: after the beginning of the supply of the liquid medium to the extractor’s liquid path, the gas contained in it, being displaced from it by the liquid flow, starts through the nozzle 4 and
Экстракционная камера с кольцевой щелью Коанда работает так же, как и камера с круглой щелью Коанда, но сечение кольцевой щели Коанда может быть очень большим, поэтому он может использоваться в промышленных технологиях.The extraction chamber with a Coanda ring gap works in the same way as the camera with a Coanda circular gap, but the cross section of the Coanda ring gap can be very large, so it can be used in industrial technologies.
Очень важным условием, обеспечивающим эффективную работу обеих камер, является условие гидрофильности их поверхностей. Для выполнения этого условия внутренние поверхности камер обрабатываются абразивным веществом, или химическими реагентами (например плавиковой кислотой), или на них наносится пленка из диоксида титана При выполнении этого условия, экстрагируемая жидкость хорошо смачивает поверхность камер, вследствие чего уменьшается струйность стекающего потока. Благодаря этому, при достаточно малых расходах, коаксиальный поток стекает по поверхности экстракционной камеры очень тонкой однородной пленкой, как в известных пленочных испарителях [7].A very important condition for the effective operation of both chambers is the condition of hydrophilicity of their surfaces. To fulfill this condition, the inner surfaces of the chambers are treated with an abrasive substance, or with chemical reagents (e.g. hydrofluoric acid), or a film of titanium dioxide is applied to them. Due to this, at fairly low costs, the coaxial flow flows down the surface of the extraction chamber with a very thin uniform film, as in the known film evaporators [7].
В аналитических системах, помимо обычного перманентного режима, камера может работать в режиме двустадийной пульсирующей экстракции. На первой стадии осуществляется экстракция летучих компонентов в неподвижную газовую фазу. Для этого включают подачу жидкой среды в экстракционную камеру, а поток газа-носителя через полость камеры останавливают на время достаточно большое, чтобы в камере установилось межфазовое концентрационное равновесие. На второй стадии, после установления межфазового концентрационного равновесия, поток газа-носителя включают вновь. При этом, обогащенный до равновесной концентрации летучих компонентов фиксированный объем газа носителя переносится в аналитическую ячейку анализатора. После его детектирования через экстракционную камеру прокачивают чистящий раствор и еще некоторое время ее продувают газом-носителем для полной очистки. По окончании очистки цикл экстракции и детектирования летучих компонентов может быть повторен.In analytical systems, in addition to the usual permanent mode, the camera can operate in a two-stage pulsating extraction mode. At the first stage, the extraction of volatile components into the stationary gas phase is carried out. For this, the supply of a liquid medium to the extraction chamber is turned on, and the carrier gas flow through the chamber cavity is stopped for a time sufficiently large so that interfacial concentration equilibrium is established in the chamber. In the second stage, after the establishment of interphase concentration equilibrium, the carrier gas stream is switched on again. At the same time, a fixed volume of carrier gas enriched to an equilibrium concentration of volatile components is transferred to the analyzer analytic cell. After its detection, a cleaning solution is pumped through the extraction chamber and for some time it is purged with a carrier gas for complete cleaning. At the end of the cleaning cycle, the extraction and detection of volatile components can be repeated.
В отличие от перманентного режима, двухстадийный режим газовой экстракции обеспечивает большую чувствительность и независимость метрологических характеристик аналитических систем от стабильности основных технических характеристик применяющихся побудителей расхода экстрагируемой жидкости и газа-носителя.In contrast to the permanent mode, the two-stage gas extraction mode provides greater sensitivity and independence of the metrological characteristics of analytical systems from the stability of the main technical characteristics of the applied flow rate drivers of the extracted liquid and carrier gas.
Примеры применения.Application examples.
Эффективность способа оценивалась в опытах по атомно-абсорбционному определению ртути методом холодного пара (МХП) [5] с использованием двулучевого анализатора ртути ДАР 254 [8]. В опытах изучалась зависимость атомной абсорбции от объема пробы жидкой среды с концентрацией ртути 1000 нг/л при использовании генератора ртутного пара борботерного типа иThe effectiveness of the method was evaluated in experiments on atomic absorption determination of mercury by the cold vapor method (MHP) [5] using a DAR 254 double-beam mercury analyzer [8]. In the experiments, the dependence of atomic absorption on the sample volume of a liquid medium with a mercury concentration of 1000 ng / L was studied using a mercury vapor generator of the Boroter type and
разработанного генератора ртутного пара с пневматическим побуждением расхода жидкой среды и восстанавливающего раствора хлорида олова (Рис.2). Разработанный генератор включает побудитель расхода газа носителя (на рисунке не показан) и газовый и жидкостный каналы, по которым жидкая среда и газ носитель подаются в проточную экстракционную камеру 1. Газовый канал включает линию газового тракта (не тонированная линия на рисунке), соединяющую вентиль 14, моностат 15, вентили 16 и 17, реометр 18 и переключатель газовых потоков 19. Жидкостный канал включает линию жидкостного тракта (на рисунке линия тонирована), переключатель жидкостных потоков 20 (на 3 положения: «промыв камеры 1», «промыв патрубка для отбора пробы», «забор пробы»), вентили 21 и 22, пробирку 23 и емкости 24, 25, закрытые пробками 26, 27, 28 и U образный гидрозатвор 29. Закрывающие пробирку 23 и емкости 24, 25 пробки 26, 27, 28 имеют по два отверстия, в которые герметично плотно вставлены патрубки, соединяющие их с линиями газового и жидкостного трактов.developed mercury vapor generator with pneumatic induction of liquid flow rate and a reducing solution of tin chloride (Fig. 2). The developed generator includes a carrier gas flow inducer (not shown in the figure) and gas and liquid channels through which the liquid medium and carrier gas are supplied to the
Настройка генератора: заполняют пробирку 23 и емкости 24 и 25 бидистиллированой водой, плотно закрывают их пробками 26, 27, 28. Переключатель жидких потоков 20 устанавливают в положение «промыв камеры 1». При закрытом вентиле 17 и открытом вентиле 16 с помощью вентеля 14 и реометра 18 устанавливают расход газа носителя 0,05-0,3 л/мин. Далее переключатель жидких потоков 20 устанавливают в положение «промыв камеры 1» и с помощью вентиля 22 устанавливают расход раствора из емкости 24, равный 20 мл/мин. После этого переключатель жидких потоков 20 устанавливают в положение «забор пробы» и с помощью вентиля 21 устанавливают расход воды из пробирки 23 равный 20 мл/мин. Аналогично, с помощью газового вентиля 17 устанавливают расход дистиллированной воды из емкости 25 равный 0,5-1,0 мл/мин. После этого емкость 25 заполняют 10% раствором дихлорида олова в 10% растворе соляной кислоты, а емкость 24 - раствором разбавления стандартных растворов ртути.Generator setup: fill
Подготовленный таким образом генератор ртутного пара может работать в следующих режимах:A mercury vapor generator prepared in this way can operate in the following modes:
1. в перманентном режиме с непрерывными потоками жидкой среды и газа носителя;1. in a permanent mode with continuous flows of a liquid medium and carrier gas;
2. в двустадийном пульсирующем режиме с извлечением ртути из потока жидкой пробы в неподвижную газовую фазу;2. in a two-stage pulsating mode with the extraction of mercury from the liquid sample stream into the stationary gas phase;
3. в режиме выделения ртути из микрообъемов пробы.3. in the mode of emission of mercury from the microvolumes of the sample.
Работа генератора в перманентном режиме 1 (с непрерывными потоками жидкой среды и газа носителя).Generator operation in permanent mode 1 (with continuous flows of a liquid medium and carrier gas).
Вначале измеряют сигнал холостого опыта. Для этого переключатель газовых потоков 19 устанавливают в положение, обеспечивающее поток газа-носителя через экстракционную камеру, переключатель жидкостных потоков 20 устанавливают в положение «забор воды», включают регистрацию аналитического сигнала и (после прокачки через камеру 1 заданного объема раствора разбавления стандартных растворов ртути) фиксируют его значение - А хол. Далее пробку 26 с патрубком забора проб из пробирки 23 переносят в такую же с градуировочным раствором ртути с концентрацией Сне, переключатель 20 устанавливают в положение «забор пробы» и через заданное время, соответствующее выбранной чувствительности определения ртути: регистрируют аналитический сигнал А. По полученным данным рассчитывают значение градуировочного коэффициента чувствительности по уравнению 1:First, a blank test signal is measured. For this, the
После измерения абсорбционности градуировочного раствора проводят демеркуризацию каналов. Вначале промывают патрубок для забора пробы. Для этого, вынимают из пробирки 23 пробку 26 с заборным патрубком, помещают их в сосуд для слива отработанных растворов и переключатель потоков жидкости 20 устанавливают в положение «промыв патрубка». После промыва патрубка для забора пробы, переключатель потоков жидкости 20 устанавливают в положение «промыв камеры», переносят промытый патрубок для забора пробы с пробкой 26 в пробирку с пробой и промывают экстракционную камеру 1. Одновременно с промыванием камера 1 продувается газом-носителем. Промыв и продув камеры 1 продолжают до полной демеркуризации генератора, т.е. до установления текущего значения атомной абсорбции на «0». По окончании демеркуризации генератора, переключатель жидкостных потоков 20 переключают «на забор пробы» и через определенное время измеряют концентрацию ртути в пробе. При необходимости измерение концентрации ртути в пробе повторяют. Для этого проводят демеркуризацию камеры и последующее повторное измерение концентрации ртути выше описанным способом (путем установки переключателя 20 в соответствующее положение на определенное время).After measuring the absorbance of the calibration solution, demercurization of the channels is carried out. First, the nozzle for sampling is washed. To do this, remove the tube 26 with the intake pipe from the
Использование генератора в режиме непрерывных потоков очень удобно для рутинных измерений, т.к. чувствительность измерений можно изменять в широких пределах, варьируя расходами потоков анализируемой жидкой среды и газа-носителя.Using the generator in continuous flow mode is very convenient for routine measurements, as the measurement sensitivity can be changed over a wide range, varying the flow rates of the analyzed liquid medium and carrier gas.
Измерения в пульсирующем двухстадийном режиме 2 (с извлечением ртути из потока жидкой пробы в неподвижную газовую фазу) проводят в две стадии. На первой стадии на время прокачки анализируемой пробы жидкой среды через экстракционную камеру 1, поток газа-носителя через нее приостанавливают переключением переключателя потока газа-носителя 19 в положение, обеспечивающее поступление газа-носителя из газовой линии непосредственно в кювету 30 атомно-абсорбционного анализатора. Благодаря этому степень насыщения ртутью находящегося в камере 1 газа-носителя увеличивается. На второй стадии после прокачки через камеру 1 заданного объема пробы жидкой среды, переключатель 19 устанавливают в прежнее положение, и насыщенный ртутью газ-носитель из камеры 1 переносится в кювету 30 анализатора для детектирования ртути. Этот режим повышает чувствительность определений, что позволяет путем уменьшения прокачиваемого через камеру 1 объема пробы уменьшить (без снижения чувствительности) время, затрачиваемое на анализ. Кроме того, при прокачке через экстракционную камеру 1 достаточно большого объема анализируемой жидкой среды в ней (камере 1) наступает устойчивое парофазное равновесие, которое обеспечивает рекордную чувствительность и точность определений ртути даже при использовании побудителей расхода потоков сред не являющихся прецизионными. Последнее обусловлено тем, что на первой стадии, при парофазном равновесии, концентрация ртути в газовой фазе камеры 1 не зависит от скорости подачи в камеру 1 анализируемой жидкой среды, а на второй стадии величина сигнала атомной абсорбции мало зависит от скорости переноса обогащенного ртутью газа-носителя из экстракционной камеры 1 в кювету 30 атомно-абсорбционного анализатора.Measurements in a pulsating two-stage mode 2 (with the extraction of mercury from the liquid sample stream into the stationary gas phase) are carried out in two stages. In the first stage, while pumping the analyzed sample of the liquid medium through the
Измерения с извлечением ртути из микрообъемов пробы могут проводиться как в перманентном режиме 1 (с непрерывными потоками жидкой среды и газа носителя), так и в двухстадийном пульсирующем режиме 2 (с извлечением ртути из потока жидкой пробы в неподвижную газовую фазу). Особенность реализации этого варианта способа в том, что отбор микрообъема робы анализируемой жидкой среды проводят путем погружения патрубка для отбора пробы на определенную глубину в находящуюся в пробирке 23 анализируемую жидкую среду. При этом не допускают, чтобы пробка 26 закрывала пробирку 23 герметично. Далее переключатель жидких потоков переключают в положение «промывка экстракционной камеры» и пробку 26 с патрубком заполненным микрообъемом пробы переносят в пробирку с раствором разбавления стандартных растворов ртути, плотно закрыв ее пробкой 26. После этого переключатель жидких потоков 20 устанавливают в положение «забор пробы» и определяют концентрацию ртути обычным способом.Measurements with the extraction of mercury from the microvolumes of the sample can be carried out both in permanent mode 1 (with continuous flows of a liquid medium and carrier gas), and in a two-stage pulsating mode 2 (with extraction of mercury from the stream of a liquid sample in a stationary gas phase). A feature of the implementation of this variant of the method is that the sampling of the microvolume of the sample of the analyzed liquid medium is carried out by immersing the pipe for sampling at a certain depth in the analyzed liquid medium in the
При использовании в качестве патрубков для отбора проб капиллярных трубок достаточно малого сечения можно определять ртуть в пробах с высоким (до сотен мкг/л) ее содержанием, уменьшив объем анализируемых проб до 50-20 мкл.When using a sufficiently small cross section as capillary tube sampling tubes, it is possible to determine mercury in samples with a high content (up to hundreds of μg / l), reducing the volume of the analyzed samples to 50-20 μl.
Результаты опытов представлены в виде графиков на Рис.4.The results of the experiments are presented in the form of graphs in Fig. 4.
На графиках показаны зависимости атомной абсорбции от объема пробы с концентрацией С Hg 1000 нг/л. Результаты 1 ряда - получены при использовании генератора ртути борботерного типа (пробирки емкостью 15 мл с борботером) при расходе газа-носителя 180 мл/мин; 2 ряда - при использовании разработанного генератора ртути в перманентном режиме с расходом жидкой среды 15 мл/мин и газа носителя 250 мл/мин; 3 ряда - при использовании разработанного генератора ртути в двустадийном режиме с извлечением ртути из потока жидкой пробы в неподвижную газовую фазу.The graphs show the dependence of atomic absorption on the sample volume with a concentration of C Hg of 1000 ng / L. Results of the 1st row - were obtained using a mercury generator of the Boroter type (tubes with a capacity of 15 ml with Borboter) at a flow rate of carrier gas of 180 ml / min; 2 rows - when using the developed mercury generator in a permanent mode with a flow rate of a liquid medium of 15 ml / min and a carrier gas of 250 ml / min; 3 rows - when using the developed mercury generator in a two-stage mode with the extraction of mercury from the liquid sample stream into the stationary gas phase.
На графиках видно, что предлагающийся способ при использовании генератора ртути в перманентном режиме (предназначенном для рутинного анализа) даже при расходе газа-носителя 300 мл/мин, по сравнении) с наиболее распространенным ботботерным способом, обеспечивает в 1,5 раза, а по сравнению с прототипом, - в 40 раз большую чувствительность определения ртути. Еще в трое большую чувствительность обеспечивает разработанный способ в случае использования генератора ртути в пульсирующем двустадийном режиме.The graphs show that the proposed method, when using a mercury generator in a permanent mode (intended for routine analysis) even with a carrier gas flow rate of 300 ml / min, in comparison with the most common botber method, provides 1.5 times, and compared with the prototype, - 40 times greater sensitivity for determining mercury. Even in three greater sensitivity provides the developed method in the case of using a mercury generator in a pulsating two-stage mode.
Кроме того, на графиках видно, что при анализе достаточно больших объемов проб, аналитический сигнал не зависит от их объема, а значит не зависит от нестабильности производительности применяющихся побудителей расхода жидкой среды. Это новое качество является очень существенным при конструировании аналитических систем, т.к. оно позволяет не только уменьшить составляющую случайной погрешности аналитических систем, но также позволяет использовать в их конструкции побудителей расхода с не прецизионными характеристиками.In addition, the graphs show that when analyzing sufficiently large volumes of samples, the analytical signal does not depend on their volume, which means that it does not depend on the instability of the performance of the applied flow drivers of the liquid medium. This new quality is very significant in the design of analytical systems, because it allows not only to reduce the component of the random error of analytical systems, but also allows the use of flow inducers with non-precision characteristics in their design.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Полуэктов Н.С., Виткун Р.А, Зелюкова Ю.В.1. Poluektov N.S., Vitkun R.A., Zelyukova Yu.V.
2. Лапердина Т.Г. Определение ртути в природных водах. - Новосибирск. Наука: 2000. с.222.2. Laperdina T.G. Determination of mercury in natural waters. - Novosibirsk. Science: 2000.S. 222.
3. А.Г. Виттенберг, Б.В. Иоффе, Газовая экстракция в хроматографическом анализе. Ленинград, «Химия». Ленинградское отделение, 1982, с.273 http://www.knigka.info/2009/11/04/gazovaja-jekstrakcija-v.html3. A.G. Wittenberg, B.V. Ioffe, Gas extraction in chromatographic analysis. Leningrad, "Chemistry". Leningrad branch, 1982, p.273 http://www.knigka.info/2009/11/04/gazovaja-jekstrakcija-v.html
4. Проточный сепаратор с высокоэффективным фракционным испарением и методика его использования. United States Patent US 5,792,6634. Flow separator with highly efficient fractional evaporation and the method of its use. United States Patent US 5,792,663
5. QuickTrace™ M-7500 Mercury Analyzer Operator Manual Version 1.0.3, (раздел 4, 20. табл.4-1 а). http://www.cetac.com/pdfs/manuals/M7500_Op_Manual.pdf5. QuickTrace ™ M-7500 Mercury Analyzer Operator Manual Version 1.0.3, (
6. Музыков Г.Г. Простая установка для определения ртути методом холодного пара. // Материалы всесоюзного научно-технического совещания 10-12 ноября 1975 г. «Аналитическое приборостроение. Методы и приборы для анализа жидких сред». Т.1 ч.1, Тбилиси 1975 г.6. Muzykov G.G. Easy installation for cold mercury detection. // Materials of the All-Union Scientific and Technical Meeting on November 10-12, 1975, “Analytical Instrument Making. Methods and instruments for the analysis of liquid media. " Vol. 1
7. Э. Крель. Руководство по лабораторной перегонке. Перевод с немецкого В.И. Чернышева, А.В. Шафрановского под редакцией д-ра техн. наук В.М. Олевского. Москва «Химия» 1980 (стр.94, 95)7. E. Krell. Laboratory distillation guide. Translation from German V.I. Chernysheva, A.V. Shafranovsky edited by Dr. Tech. sciences V.M. Olevsky. Moscow “Chemistry” 1980 (p. 94, 95)
8. Патент RU 23539088. Patent RU 2353908
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132424/05A RU2525305C2 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Device for gas-fluid extraction and method of gas-fluid extraction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010132424/05A RU2525305C2 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Device for gas-fluid extraction and method of gas-fluid extraction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010132424A RU2010132424A (en) | 2012-02-10 |
| RU2525305C2 true RU2525305C2 (en) | 2014-08-10 |
Family
ID=45853195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010132424/05A RU2525305C2 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Device for gas-fluid extraction and method of gas-fluid extraction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2525305C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676072C1 (en) * | 2013-12-18 | 2018-12-25 | Басф Се | Extraction column and method of extracting component from fluid |
| WO2021034180A1 (en) * | 2019-08-16 | 2021-02-25 | Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Emmet Harvest" | Method for in-situ leaching of non-ferrous and rare metals |
| RU2794235C1 (en) * | 2022-09-13 | 2023-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Мета-хром" | Device for analysis with additional concentration of the composition of the equilibrium vapor phase |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110441203B (en) * | 2019-09-11 | 2024-04-05 | 生态环境部华南环境科学研究所 | Online active oxygen monitoring and capturing device and monitoring device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1398581A1 (en) * | 1986-05-26 | 1990-05-07 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Apparatus for preparing samples to analytic determination of elements in gaseous phase |
| US5454860A (en) * | 1994-01-04 | 1995-10-03 | Cetac Technologies Inc. | System for generating and providing a gaseous phase sample at relatively sequentially constant pressure and flow rate |
| US5792663A (en) * | 1996-09-27 | 1998-08-11 | Transgenomic Incorporated | High efficiency continuous flow through fractional-volatilization separator system, and method of use |
| RU2137121C1 (en) * | 1998-06-30 | 1999-09-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им.Н.М.Федоровского | Gear for continuous gas extraction of volatile component |
-
2010
- 2010-08-02 RU RU2010132424/05A patent/RU2525305C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1398581A1 (en) * | 1986-05-26 | 1990-05-07 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Apparatus for preparing samples to analytic determination of elements in gaseous phase |
| US5454860A (en) * | 1994-01-04 | 1995-10-03 | Cetac Technologies Inc. | System for generating and providing a gaseous phase sample at relatively sequentially constant pressure and flow rate |
| US5792663A (en) * | 1996-09-27 | 1998-08-11 | Transgenomic Incorporated | High efficiency continuous flow through fractional-volatilization separator system, and method of use |
| RU2137121C1 (en) * | 1998-06-30 | 1999-09-10 | Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им.Н.М.Федоровского | Gear for continuous gas extraction of volatile component |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2676072C1 (en) * | 2013-12-18 | 2018-12-25 | Басф Се | Extraction column and method of extracting component from fluid |
| WO2021034180A1 (en) * | 2019-08-16 | 2021-02-25 | Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Emmet Harvest" | Method for in-situ leaching of non-ferrous and rare metals |
| RU2794228C1 (en) * | 2022-01-31 | 2023-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Мета-хром" | Apparatus for testing with additional concentration of the headspace composition |
| RU2794235C1 (en) * | 2022-09-13 | 2023-04-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Мета-хром" | Device for analysis with additional concentration of the composition of the equilibrium vapor phase |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010132424A (en) | 2012-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5792663A (en) | High efficiency continuous flow through fractional-volatilization separator system, and method of use | |
| JPH0718785B2 (en) | Flow cell device | |
| RU2525305C2 (en) | Device for gas-fluid extraction and method of gas-fluid extraction | |
| WO2013099724A1 (en) | Mist-containing gas analysis device | |
| US2967764A (en) | Apparatus for analysis and other processing of fluids | |
| US5131260A (en) | Device and method for the continuous measurement of the ammonia concentration in gases in the ppm range | |
| SU1584761A3 (en) | Method and apparatus for diluting liquid samples | |
| JPS5829463B2 (en) | Bunsekihou Oyobi Bunsekisouchi | |
| US4444598A (en) | Method for washing reaction tube | |
| US3960523A (en) | Effluent gas monitor | |
| WO2013094628A1 (en) | Mist-containing gas analysis device | |
| US20030013200A1 (en) | Liquid sample take-up device | |
| CN106645477A (en) | Method for detecting florfenicol amine residue and application | |
| Tyson et al. | A continuous-dilution calibration technique for flame atomic-absorption spectrophotometry | |
| RU2451924C2 (en) | Method of analysing combination of hydrocarbons contained in drilling fluid, and corresponding apparatus | |
| CN108717008B (en) | Water quality detection device and detection method | |
| RU2525304C2 (en) | Gas-fluid extraction process and coaxial mass exchanger to this end | |
| EP0020639B1 (en) | In-line distillation system | |
| US3163699A (en) | Sampling apparatus for flame photometer | |
| JP2013545091A (en) | Online titration in a switching device | |
| JP2020527239A (en) | Equipment and methods for partial conversion of fluid samples containing multiple components, and methods for online determination and analysis of these components | |
| JP2018091851A (en) | Sample container for receiving small-volume liquid sample | |
| US3540852A (en) | Effluent sampling method and apparatus for a gas chromatographic procedure | |
| CN217033221U (en) | Gas collecting bottle for gas collecting device and gas collecting device | |
| CN215900969U (en) | Oil gas water liquefaction separator is used in laboratory |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA94 | Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees) |
Effective date: 20131028 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20131206 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160803 |