Многокомпонентные газовые системы — это системы, получаемые из чистых газов, с поддающимся определению конечным числом компонентов в количестве от двух и более. Примерами таких газовых смесей являются имитаторы природного газа: ИПГ-12, ИПГ-13, ИПГ-14, ИПГ-15, ИПГ-16, которые представляют собой метан/этан/пропан/нормальные или разветвлённые УВ/бензол/толуол/этанол/диоксид углерода/азот/гелий/водород/кислород/ + CO в различных соотношениях (X, % мол.) и прочие углеводородные системы: газы термического и каталитического крекинга, пиролиза, газы установок дегидрогенизации н-бутана или этилбензола. Содержание компонентов в подобных смесях не превышает 20, зачастую — меньше. Такие смеси используются для калибровки газоаналитического оборудования, воссоздания искусственных атмосфер и модельных сред для изучения реакций и эффективности катализаторов.
Производство градуировочных газовых смесей взяло своё начало во второй половине XIX века, когда возникла процедура калибровки. Наиболее предметный интерес к методам приготовления многокомпонентных газовых смесей (ГС) получил новый виток развития в 2000-х годах, что можно объяснить утверждением более строгих требований контроля содержания примесей в различных соединениях. Сейчас же особенно актуально развитие уже существующих методов, а также разработка новых инструментальных методов, нацеленных на улучшение поддержания состава газовых смесей для градуировки и калибровки. Стоит отметить, что важное внимание уделяется изучению стабильности газовых смесей во время хранения, транспортировки и непосредственного использования.
Многокомпонентные ГС хранят и перевозят в баллонах под давлением, что осуществляется только с навинченными на их горловины предохранительными колпаками и с заглушками на боковых штуцерах вентилей. При транспортировке нельзя допускать толчков и ударов баллонов. К местам использования они доставляются на специальных тележках, носилках. Переноска баллонов на плечах и руках запрещена.
Различные многокомпонентные газовые смеси характеризуются номинальным значением молярной доли компонентов и пределы допускаемой погрешности значения содержания определенного компонента. Рассмотрим, например, содержание этана, пропана, изобутана и н-бутана в имитаторах природного газа (таблица 1):
Методы получения ГС, содержащие микропримеси целевых компонентов, делятся на статические и динамические. Подробная классификация методов получения отображена на рисунке 2.
Статические методы применяются для получения небольших объемов ГС. Смесь с заданной концентрацией изготавливают при помощи введения рассчитанной навески или объема летучего вещества в контейнер с известным объемом. Преимущества методов — их простота, это связано с тем, что для их исполнения нужно простейшее оборудование. Недостатки — немалое количество источников случайных и систематических погрешностей.
Этими недостатками не обладают динамические методы. В их основе лежит введение потока вещества в камеру или трубку. Данные методы используются для получения смесей соединений в случае, если их невозможно хранить в течение длительного времени. Динамические методы, которые используются чаще всего: диффузионные, мембранные, методы термического разложения привитой фазы, полибарботажные. Первые сейчас используются наиболее часто. Их достоинства: универсальность и возможность получения смесей агрессивно ведущих себя веществ.
Один из интересных методов получения ГС — метод непрерывной газовой экстракции. Рассмотрим его устройство, а именно полибарботажные системы, призванные увеличить время постоянства состава ГС на выходе из системы. На рисунке 3 изображена полибарботажная система. Это многоступенчатая проточная система, которая состоит из соединенных в последовательном порядке сосудов с произвольными объемами растворов летучего вещества в жидкости. На входе подается чистый газ (С0) с постоянной объемной скоростью, на выходе получается ГС некоторой концентрации (Сх). Далее получаемые чистые газы смешиваются для изготовления ГС из нескольких компонентов. Недостаток этого метода — необходимость в больших количествах растворителей, что экономически нецелесообразно и не соответствует принципам «зелёной химии».
Этим недостатком не обладает хромато-десорбционный метод. По смыслу он заключается в насыщении инертного газа летучими органическими соединениями во время их продвижения по хромато-десорбционной установке (рисунок 4). Данная система включает в себя трубчатый проточный контейнер 2, который соединен с регулятором расхода газа 1 и помещен в термостат 4. Трубчатый проточный контейнер наполняется сорбентом с известным количеством летучих органических соединений.
Перспективным считается метод получения ГС, который относится к хроматографическим и основывается на термическом разложение носителя (модифицированные поверхности целита, селикагеля). Методом термического разложения возможно получение смесей с СО, CO2, NH3, CH3SH, CH3NH2, CH3Cl, C2H4 и др.
Совершенствование методов получения многокомпонентных газовых смесей в настоящее время являет собой одну из основных задач аналитической химии. Требования к ГС становятся строже: кроме точности и воспроизводимости результатов, необходима возможность миниатюризации, автоматизации и соответствие принципам «зеленой» химии. С развитием методов получения ГС также ужесточается контроль за нормами безопасного их хранения и транспортировки, поэтому при их приобретении этот фактор должен учитываться не в последнюю очередь. Так, например, при нарушении механической прочности стенок газового баллона, наличии внешних повреждений на нём, превышении давлении внутри ГС не могут быть получены и использованы, поэтому стоит выбирать наиболее надёжного поставщика многокомпонентных газовых систем, коим является компания Хогаз.
В компании "Хогаз" вы можете приобрести поверочные газовые смеси, моногазы, сварочное оборудование, соединения редких и редкоземельных металлов и др. сопутствующие товары.
Оформить заказ можно через сайты hogas.ru и hogas.su, а также через магазины на Авито, OZON, Wildberries и Яндекс.Маркете.