Применение детектора ПФД для определения серосодержащих соединений
Применение детектора ПФД для определения серосодержащих соединений
Применение пламенно-фотометрического детектора (ПФД) для анализа по ГОСТ Р 50802-95. Нефть. Метод определения сероводорода метил-, этилмеркаптана.
Принцип действия ПФД
Работа детектора основана на возбуждении молекул анализируемых соединений в обогащенном водородом пламени и регистрации фотонов определенной длины волны при переходе молекул в основное состояние. Регистрация фотонов происходит с помощью фотоумножителя. При установке на фотоумножитель оптических фильтров с различной длиной волны детектор является селективным к серосодержащим соединениям (394 нм) или фосфорсодержащим соединениям (526нм).
Особенности применения ПФД.
При анализе на обычном ПФД углеводородных матриц, при недостаточно эффективном разделении хроматографической колонкой углеводородов и серосодержащих соединений, возможно понижение чувствительности детектора.
Это явление называется углеводородным "гашением пламени" и происходит вследствие захвата фотонов сгорающими в пламени молекулами углеводородов.
Снижение эффективности хроматографической колонки вызывает значительные погрешности при проведении расчёта концентраций серосодержащих компонентов. В случае, если при проведении анализа параллельно с обычным ПФД не используется детектор чувствительный к углеводородам, эта ошибка является скрытой для оператора.
Для устранения "гашения пламени" существуют алгоритмы работы ПФД, в которых данное явление исключено:
- конструктивным решением, обеспечивающим режим горения пламени,
- стробированием по времени процессов возбуждения и регистрации сигнала люминесценции (пульсирующий пламенно фотометрический детектор),
- установкой высокотемпературного окисляющего реактора до хроматографической колонки.
Пример хроматограммы при анализе серосодержащих соединений в нефти.
Насадочная колонка, обычный пламенно-фотометрический детектор:

Рекомендации по применению
Пламенно Фотометрический Детектор - новая разработка для анализа серосодержащих соединений в нефтепродуктах.
В ПФД реализован режим горения обогащенного водородом пламени, при котором происходит пространственное выделение зоны люминесценции.
Скорость реакции окисления углеводородов выше, чем серосодержащих соединений выше. Зона пламени горелки, в которой происходит окисление углеводородов, значительно меньше, чем зона пламени, в которой происходят процессы возбуждения молекул серосодержащих соединений и люминесценции. Оксиды углерода не поглощают фотоны и не вызывают свечения пламени горелки.
Вследствие этого достигается максимальная чувствительность детектора по серосодержащим соединениям и низкая чувствительность детектора по углеводородам.
Применение пламенно-фотометрического детектора для анализа нефти по ГОСТ Р 50802 рекомендовано ВНИИНП г.Москва.
Для анализа легких серосодержащих соединений (С1-C4) в нефти, сжиженных углеводородных фракциях ПФД рекомендуется применять с высокоэффективной капиллярной колонкой.
В этом случае достигается:
- максимальная чувствительность детектора при анализе серосодержащих соединений на фоне углеводородов,
- максимальная эффективность разделения анализируемых серосодержащих компонентов от углеводородов,
- нет необходимости "насыщать" хроматографическую систему, благодаря тому, что все контактирующие с пробой поверхности из кварца,
- использование высокотемпературной неподвижной фазы в колонке значительно увеличивает срок ее службы,
- при применении схем с переключаемой капиллярной предколонкой сократить цикл анализа до 10 минут.
Для анализа легких серосодержащих соединений (С1-C4) в газообразных углеводородных фракциях возможно применение ПФД с насадочной колонкой, подключаемой с помощью специального капилляра, устанавливаемого во входной штуцер детектора.
В этом случае, при применении ПФД, достигается:
- уменьшение вероятности ошибки оператора при количественном расчете концентрации серосодержащих соединений, вследствие отсутствия эффекта углеводородного "гашения" пламени,
- возможность вводить большие объемы пробы и анализировать высокие концентрации не "перегружая" хроматографической колонки.
Примеры хроматограмм
Капиллярная колонка, детектор пламенно-фотометрический для анализа серосодержащих соединений в нефтепродуктах:
Хроматограмма малого объёма газовой смеси с известными концентрациями совместно с 1мкл бессернистого бензина.

Хроматограмма, расчет по серосодержащим компонентам нефти Усинского (девонская нефть) месторождения.
