CA2261860A1 - Appareil et procede de chromatographie en phase gazeuse - Google Patents

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Abstract

L'appareil (10) comporte un injecteur (11) pour des produits à analyser, une colonne de séparation (12) desdits produits, un détecteur (13) du type détecteur à ionisation de flamme et un dispositif (14) de production de gaz de combustion. Ce dispositif (14) comporte un dispositif d'électrolyse (15) contenant de l'eau distillée ou une solution aqueuse de soude caustique (NaOH) ou de potasse caustique (KOH), dans laquelle plongent deux électrodes (16, 17). Ces électrodes sont alimentées par une source d'énergie électrique (18).
De l'hydrogène et de l'oxygène se forment aux électrodes et sont transmis, sans séparation, par des moyens (19) pour alimenter ledit détecteur à
ionisation de flamme en hydrogène et en oxygène.

Description

W098107025 1 PCT~B97/00986 APPAREIL ET PROCEDE DE CI~ROMATOGRAPHIE EN PHASE
GAZEUSE

S La présente invention concerne un appareil de chromatographie en phase gazeuse comportant un injecteur pour l'introduction de produits à analyser, une colonne de séparation desdits produits à analyser, un détecteur du type à ionisation de flamme agencé pour détecter les produits à analyser après leur séparation dans la colonne de séparation et un dispositif d'électrolyse 10 de l'eau.

Cette invention concerne également un procédé de chromatographie en phase gazeuse dans lequel on injecte des produits à analyser dans un injecteur, on sépare lesdits produits à analyser par entraînement au moyen 15 d'un gaz porteur, dans une colonne de séparation des produits, on détecte les produits séparés au mQyen d'un détecteur du type à ionisation de , flamme.

Les appareils de chromatographie les plus couramment utilisés actuel-20 lement comportent un détecteur à ionisation de flamme connu sous le nomde FID. Un tel détecteur est notamment décrit dans le brevet américain publié sous le No. US-A-2 991 158. Ce detecteur comporte une flamme dans laquelle des produits à analyser sont envoyés apres leur séparation dans une colonne de séparation, et des électrodes placées à proximité de la ~5 flamme et a9encees pour mesurer le nombre d'ions formés. I. a flamme est alimentée par un gaz combustible, généralement de l'hydrogène, auquel est ajouté un gaz d'appoint, tel que l'azote dans le cas où la colonne de sépa-ration est un tube capillaire, et un gaz comburant tel que l'air ou l'oxygène.
Selon un mode de réalisation particulier décrit dans le document ci-dessus, 30 I'hydrogene utilisé comme gaz combustible et l'oxygène utilisé comme gaz . CA 02261860 1999-01-29 comburant peuvent etre produits par électrolyse de l'eau. Dans ce cas, I'oxygene et l'hydrogène sont séparés avant d'être envoyés au détecteur.

Un autre appareil de chromatographie est notamment décrit dans la 5 . demande internationale publiée sous le No. WO 93/16790. Cet appareil comporte un générateur d'hydrogène et d'oxygène produits par l'électrolyse de l'eau. L'hydrogène et l'oxygène sont séparés et seul l'hydrogène est uti-lisé.

lO En pratique, I'oxygène est rarement utilisé comme gaz comburant car, lorsque l'hydrogène et l'oxygène sont recombinés, il existe un risque d'explosion.

Lorsque l'hydrogène et l'oxygene sont obtenus par électrolyse de l'eau, leur lS séparation est complexe et renchérit fortement le coût de l'appareil.

Lorsque seul l'hydrogène obtenu par électrolyse de l'eau est utilisé, la sépa-ration de l'oxygène et des vapeurs d'eau doit de toute fa,con être effectuée et un gaz comburant doit être ajouté, par exemple à partir d'un réservoir 20 sous pression.

Dans ces deux cas, I'utilisation d'hydrogène obtenu par électrolyse de l'eau n'est pas très Intéressante du point de vue du coût et de la securite d'utili-sation. C'est pourquoi la majorité des appareils de chromatographie de ce 25 type utilisent un réservoir d'hydrogène et, par exemple, un reservoir d'air.

~ien que ce type d'alimentation en gaz de combustion soit relativement bon marché, elle n'exclut pas totalement les risques d'explosion en cas d'accident avec les réservoirs d'hydrogene et d'air, dans le cas où l'hydro-30 gène provient d'un réservoir. En outre, ce risque d'explosion subsistelorsque l'hydrogène provient d'un genérateur d'hydrogene. L'ensemble de : CA 02261860 1999-01-29 I'installation est relativement volumineux puisqu'il est nécessaire de disposer d'au moins un réservoir de gaz pour alimenter la flamme du détecteur.

S De ce fait, il n'est pas possible de réaliser un appareil de chromatographie véritablement portable, sûr et bon marché.

La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réali~ant un appareil de chromatographie particulièrement compact, présentant moins 10 de risque d'explosion et relativement bon marché.

Ces buts sont atteints par un appareil de chromatographie tel que defini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour alimenter le détecteur au moins avec de l'hydrogène et de l'oxygène produits par le 15 dispositif d'électrolyse de l'eau, et en ce que l'hydrogene et l'oxygène produits par ce dispositif d'électrolyse ne sont pas séparés avant d'être fournis au détecteur.

Selon une première forme de réalisation, le détecteur n'est pas alimenté en 20 air.

Selon une deuxième forme de réalisation, le détecteur n'est pas alimenté en gaz d'appoint.

25 Selon une forme de réalisation préférée, le détecteur n'est alimenté ni en air ni en gaz d'appoint.

Le détecteur est avantageusement alimenté en mélange d'hydrogène et d'oxygène en proportion stoechiométrique de l'eau.

WO 98107025 4 PCT/I1~97100986 Les buts de l'invention sont également atteints par un procédé tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'on alimente le détecteur au moins avec de l'hydrogene et de l'oxygene produits par électrolyse de l'eau, et en ce que l'on ne separe pas l'hydrogène et l'oxygène produits avant d'ali-5 menter le détecteur.

Selon un premier mode de réalisation, I'on n'alimente pas le détecteur enair.

10 Selon un deuxième mode de réalisation, I'on n'alimente pas le détecteur en gaz d'appoint.

Selon un mode de réalisation préféré, I'on n'alimente le détecteur ni en air ni en gaz d'appoint.
De façon avantageuse, I'on alimente le détecteur en mélange d'hydrogène et d'oxygène en proportion stoechiométrique de l'eau.

La présente invention et ses avantages seront mieux compris en référence 20 a un mode de réalisation préféré de l'appareil et aux dessins annexés dans lesquels:

- la figure 1 illustre un mode de réalisation préféré de l'appareil selon la présente invention, - la figure 2a illustre un premier mode de realisation d'un détecteur tel qu'utilisé avec l'appareil de la figure 1, et - la figure 2b illustre un deuxième mode de réalisation d'un détecteur du 30 type à ionisation de flamme, adapté pour être utilisé avec l'appareil de la figure 1.

W098107025 5 PCT~B97/00986 En référence à la figure 1, I'appareil 10 comporte un injecteur 11 pour des produits à analyser, une colonne de séparation 12 desdits produits à ana-lyser, un déltcteur 13 desdits produits à analyser et un dispositif 14 de 5 .production de gaz de combustion.

Le détecteur 13 est un détecteur du type à ionisation de flamme dans lequel le nornbre d'ions formés dans la flamme est mesuré au moyen d'électrodes placées autour d'elle. Cette flamme alimentée par les mélange de gaz 10 provenant du dispositif 14 de production de gaz de combustion. Ce dispositif 14 comporte une cellule d'électrolyse 15 contenant de l'eau distillée ou une solution aqueuse de soude caustique (NaOH) ou de potasse caustique (KOH), dans laquelle plon~ent deux electrodes 16, 17.
Ces électrodes sont alimentees par une source d'énergie électrique 18. De 15 I'hydrogène et de l'oxygène se forment aux électrodes et sont transmis sans séparation préalable, par des moyens 19 pour alimenter ledit détecteur en gaz combustible, à une buse 21 constituant la cathode du detecteur.

Les moyens 19 pour alimenter le détecteur en gaz combustible comportent 20 un canal 22 qui transmet la totalité des gaz produits au détecteur. La quantite et la pression de gaz peuvent être réglées en modulant la tension fournie par la source d'énergie électrique 18. La proportion entre l'hydrogène et l'oxygène est toujours la même et correspond au rapport stoechiométrique de l'eau. Ce canal 22 comporte un dispositif anti-retour de 25 flamme agencé pour empêcher la flamme de provoquer la combustion ou l'explosion du mélange d'oxygène et d'hydrogène contenu dans la cellule d'électrolyse. Le canal 22 comporte en outre une cartouche 23 de séchage et de purification du mélange de gaz produit par la cellule électrolyte, cette cartouche étant agencée pour éliminer la vapeur d'eau et les hydrocarbures 30 qui peuvent être contenus dans le melange de gaz. Le détecteur 13 reçoit W098/07025 6 PCT~B97/00986 en outre un gaz porteur des produits dans la colonne de séparation, ce gaz pouvant notamment être de l'hydrogène, de l'hélium ou de l'azote.

La figure 2A iilustre de façon plus detaillée une partie du détecteur 13 tel S qu'utilisé dans l'appareil selon la présente invention. Ce détecteur comporte un manchon 30 dans lequel débouche d'une part une extremité 31 de la colonne de séparation 12 des produits à analyser et d'autre part, une extrémité 32 du canal 22. L'oxygene et l'hydrogbne mélanges sont brûles à
la sortie du détecteur et forment la flamme.
Il est à noter que ce detecteur n'utilise pas nécessairement de gaz d'appoint tel que l'azote comme cela est généralement le cas dans les détecteurs à
ionisation de flamme conventionnels. Ce détecteur n'utilise pas non plus d'air sous pression comme gaz comburant.
La figure 2B illustre un autre mode de réalisation d'un détecteur utilisé dans un appareil selon la présente invention. Ce détecteur est similaire à un détecteur à ionisation de flamme conventionnel et comporte un tube d'alimentation 40 en gaz porteur, un tube d'alimentation 41 en gaz 20 combustible, un tube d'alimentation 42 en gaz d'appoint et un tube d'alimentation 43 en gaz comburant.

Ce détecteur comporte également une vanne 44 disposée sur le tube d'alimentation en gaz d'appoint et une vanne 45 disposée sur le tube 25 d'alimentation en gaz comburant.

De cette façon, en fermant les deux vannes 44 et 45 et en introduisant le mélange de gaz produit par la cellule d'électrolyse 15, le détecteur selon ce mode de réalisation fonctionne de la même façon que le détecteur tel 30 qu'illustré par la figure 2.

W098107025 7 PCT~B97/00986 En ouvrant l'une des vannes 44 ou 45 ou les deux, il est possible d'ajouter un gaz d'appoint et/ou un gaz comburant et d'utiliser ce détecteur de façon similaire à un détecteur à ionisation de flamme conventionnel.

S L'appareil de chromatographie selon la présente invention permet de produire de façon particulièrement économique et sûre, les gaz utilisés pour la combustion de la flamme du détecteur à ionisation de flamme. Cet appareil peut donc également être realisé de façon très compacte puisque la totalité des gaz ùtilisés par le détecteur sont formés par électrolyse.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Appareil de chromatographie en phase gazeuse comportant un injecteur pour l'introduction de produits à analyser, une colonne de séparation desdits produits à analyser, un détecteur du type à ionisation de flamme agencé pour détecter les produits a analyser après leur séparation dans la colonne de séparation et un dispositif d'électrolyse de l'eau, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (19) pour alimenter le détecteur (13) au moins avec de l'hydrogène et de l'oxygène produits par le dispositif d'électrolyse de l'eau (15), et en ce que l'hydrogène et l'oxygène produits par ce dispositif d'électrolyse ne sont pas séparés avant d'être fournis au détecteur.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (13) n'est pas alimenté en air.
3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (13) n'est pas alimenté en gaz d'appoint.
4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (13) n'est alimenté ni en air ni en gaz d'appoint.
5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (13) est alimenté en mélange d'hydrogène et d'oxygène en proportion stoechiométrique de l'eau.
6 Procédé de chromatographie en phase gazeuse dans lequel on injecte des produits à analyser dans un injecteur, on sépare lesdits produits à
analyser par entraînement au moyen d'un gaz porteur, dans une colonne de séparation des produits, on détecte les produits séparés au moyen d'un détecteur du type à ionisation de flamme, caractérisé en ce que l'on alimente le détecteur (13) au moins avec de l'hydrogène et de l'oxygène produits par électrolyse de l'eau, et en ce que l'on ne sépare pas l'hydrogène et l'oxygène produits avant d'alimenter le détecteur.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on n'alimente pas le détecteur (13) en air.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on n'alimente pas le détecteur (13) en gaz d'appoint.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on n'alimente le détecteur (13) ni en air ni en gaz d'appoint.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on alimente le détecteur (13) en mélange d'hydrogène et d'oxygène en proportion stoechiométrique de l'eau.
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