После разделения на колонке отдельные фракции смеси попадают в детектор, который выдает электрический сигнал, связанный с количеством вещества. В данной работе используется хроматограф, снабженный детектором по теплопроводности (ДТП), или катарометром. Чувствительным элементом катарометра является тонкая нить или спираль, обдуваемая газом‑носителем и нагреваемая электрическим током (в данной работе 100 ма)*. Электрическое сопротивление нити в ячейке детектора зависит от температуры, она, в свою очередь, зависит от теплопроводности окружающего газа, которая изменяется, когда в потоке газа-носителя на выходе колонки появляется одна из фракций смеси. В качестве газа‑носителя удобно брать гелий, поскольку его теплопроводность существенно выше, чем теплопроводность других газов и паров. За счёт этого обеспечивается высокая чувствительность практически ко всем детектируемым веществам, за исключением водорода. По техническим причинам обычно используют два потока гелия (рабочий и вспомогательный) и детектор с четырьмя ячейками, которые включаются по схеме электрического «моста». Температуры детектора и инжектора обычно устанавливают не ниже температуры колонки. Другим широко используемым детектором является пламенно-ионизационный детектор (ДИП).
Каталитическая реакция в открытой системе.
Катализ – это изменение скорости химической реакции под влиянием веществ – катализаторов, многократно вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой химический состав. Если каталитическая система включает несколько фаз, а реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах, мы имеем дело с гетерогенным катализом. Катализаторы могут увеличивать скорости химических реакций и направлять химические превращения в сторону образования одного из термодинамически возможных продуктов за счёт того, что скорости различных реакций ускоряются катализаторами в различной степени. Например, разложение изопропанола в присутствии g-Al2O3 приводит к образованию пропилена и воды, а в присутствии меднохромового катализатора – к образованию ацетона и водорода. Катализаторы не смещают положения химического равновесия, позволяя только быстрее достигать состояния равновесия системы.
Термодинамическая система называется открытой, если возможен обмен с окружающей средой как веществом, так и энергией. Примером такой системы является проточный химический реактор. На вход проточного реактора непрерывно подается исходная реакционная смесь (ИРС), с выхода выводятся продукты реакции. Химическое превращение идёт в реакционной зоне, где имеется область повышенной температуры и находится катализатор. Если реакция проводится в стационарных условиях, состав реакционной смеси на выходе реактора не зависит от времени. При этом состав смеси внутри реактора, вообще говоря, различен в разных точках. Удобно проводить процесс или в режиме идеального вытеснения, или в режиме идеального смешения. В первом случае пренебрегают перемешиванием реакционной смеси на макроскопических масштабах, во втором – состав смеси в пределах всего объёма реактора полагают равным составу смеси на выходе. В лабораторной практике проточные реакторы часто используют при изучении гетерогенных каталитических реакций.
Реактор идеального вытеснения характеризуется тем, что можно пренебречь изменением состава реакционной смеси, проходящей через реактор, за счёт перемешивания. Практически можно полагать, что в режиме идеального вытеснения каждая порция реакционной смеси проходит через реактор, не перемешиваясь с соседними. По этой причине можно рассматривать каждую порцию газовой смеси, протекающей через реактор, как закрытую систему. Эта система в течение некоторого времени (времени контакта t) находится в области повышенной температуры в контакте с катализатором. При исследовании дегидрирования изо-пропанола время t необходимо подобрать таким образом, чтобы в системе успело установиться равновесие между исходным веществом (изо-пропанол) и продуктами (ацетон и водород). Время контакта формально рассчитывается как отношение объёма катализатора V к скорости потока реакционной смеси u (мл / с):
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.