قياسات التدفق الحجمي والكتلي في كروماتوغرافيا الغاز: كيفية الاختيار

فهم أنواع التدفق في كروماتوجرافيا الغازات

يحتاج كروماتوغرافيا الغاز إلى التحكم في تدفق الغاز لإجراء تحليل دقيق. يتم استخدام نوعين عامين من قياسات التدفق في هذه الممارسة: التدفق الحجمي والتدفق الكتلي.

يقيس التدفق الحجمي حجم الغاز الذي يمر عبر النظام لكل وحدة زمنية. ويقاس التدفق عادةً بوحدات معيارية مثل الملليلتر في الدقيقة.

يقيس التدفق الكتلي كمية الغاز التي تمر عبر النظام لكل وحدة زمنية. ويختلف عن التدفق الحجمي في أنه يظل موثوقًا حتى مع تذبذب درجة الحرارة والضغط.

ما هو التدفق الحجمي؟

-- قياس التدفق الحجمي

يقاس التدفق الحجمي بأدوات عملية ومباشرة في معظم مختبرات كروماتوغرافيا الغاز.

تتضمن إحدى الطرق الشائعة استخدام مقاييس الفقاعات، والتي تعتمد على حركة الفقاعة المرئية عبر أنبوب مدرج. ومن الأجهزة الشائعة الأخرى جهاز معايرة التدفق، وهو مصمم لإعطاء قراءة مباشرة لحجم الغاز وسرعته. تأتي قيود هذه الطرق من حقيقة أن الأجهزة قد تتأثر بخصائص الغاز.

التدفق الحجمي معرض للغاية للتقلبات في درجة الحرارة والضغط. على سبيل المثال، قد يؤدي الارتفاع الطفيف في درجة الحرارة إلى تكبير حجم الغاز بينما قد يؤدي تغير الضغط إلى نتائج غير متوقعة. يجب أن تكون هناك معايرة وتعديل مستمر للحفاظ على الدقة.

--الاستخدامات النموذجية لقياس التدفق الحجمي

غالبًا ما تستخدم قياسات التدفق الحجمي في التحليل الروتيني حيث يتم التحكم في ظروف الغاز بإحكام. تستمر المعامل القديمة في استخدام العديد من هذه الأدوات لأن الطريقة سهلة ومنخفضة التكلفة. عندما تكون الدقة المطلقة أقل أهمية، يكون القياس الحجمي خيارًا ممتازًا.

ما هو التدفق الكتلي؟

-- قياس التدفق الكتلي عمليًا

تحتويأجهزة التحكم في التدفق الكتلي، أو MFCs، على مستشعرات تقيس كثافة الغاز وسرعته لتحديد كتلته. وهي تتحكم في تدفق الغاز بدقة عالية حتى عند تغيير الظروف. تتضمن العملية خوارزميات معقدة تقوم بإجراء تعديلات على القراءات في الوقت الحقيقي.

كما أن أجهزة MFCs أكثر دقة من معظم الأدوات الحجمية. الاستقرار على نطاق واسع من ظروف التشغيل يعني صيانة أقل ونتائج أكثر اتساقًا. وبالإضافة إلى ذلك، تسمح وحدات التحكم بأتمتة أنظمة كروماتوغرافيا الغاز، مما يقلل من الأخطاء البشرية.

--التطبيقات النموذجية لقياس التدفق الكتلي

تحتوي غالبية أنظمة الكروماتوغرافيا اللونية الغازية الجديدة على أجهزة قياس التدفق الكتلي الكتلي كميزة قياسية. وتستخدم غالبية المختبرات التي تتطلب دقة تحليلية عالية، مثل مختبرات الاختبار البيئي أو مختبرات الأبحاث، أجهزة التحكم في التدفق الكتلي لأنها توفر عملية مستقرة.

الحجمي مقابل الكتلي: الاختلافات الرئيسية

عند الاختيار بين تقنيات التدفق الحجمي والتدفق الكتلي، هناك عدد من العوامل التي يجب مراعاتها.

- الاستجابة للظروف البيئية

في حين أن التدفق الحجمي سيتغير مع درجة الحرارة والضغط، فإن التدفق الكتلي لن يتغير. يصبح هذا مهمًا في التطبيقات التي تكون فيها الظروف البيئية غير مستقرة.

- المعدات والصيانة

تميل الأجهزة الحجمية إلى أن تكون أقل تعقيدًا وأسهل في الصيانة. أجهزة التحكم في التدفق الكتلي أكثر تقدمًا وتتطلب طرق معايرة حديثة ولكنها تقدم أداءً أفضل في التطبيقات الصعبة.

- التكلفة والتعقيد

تعتبر التكلفة من الاعتبارات المهمة في معظم المختبرات. الأجهزة الحجمية أرخص وسهلة التصميم. أنظمة التدفق الكتلي أغلى نسبيًا ولكنها توفر الدقة التي تتطلبها الأبحاث المتقدمة. وعادةً ما يتم تحديد ما إذا كان سيتم استخدام أحدهما أو الآخر وفقًا لمتطلبات كل نظام كروماتوغرافيا غازية.

الخلاصة

باختصار، لكل من القياسات الحجمية وقياسات التدفق الكتلي نقاط القوة الخاصة بها في كروماتوغرافيا الغاز. تعد الطرق الحجمية حلًا بسيطًا وفعالًا في معظم التحليلات الروتينية. فهي غير معقدة ولكنها قد تكون عرضة للتغيرات البيئية. أما أجهزة التحكم في التدفق الكتلي فهي أكثر دقة واستقرارًا وقابلة للتشغيل الآلي. وهي تتفوق في التطبيقات الصعبة والمتقدمة على الرغم من تعقيدها وارتفاع تكلفتها. لمزيد من المعلومات التقنية والدعم، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

الأسئلة المتداولة

س: ما المقصود بقياس التدفق الحجمي؟

س: إنه قياس حجم الغاز لكل وحدة زمنية ويتأثر بتغيرات درجة الحرارة والضغط.

و: ما هي الفوائد الرئيسية لأجهزة التحكم في التدفق الكتلي؟

س: توفر دقة عالية واستقرارًا محسنًا وسهولة التشغيل الآلي لأنظمة كروماتوغرافيا الغاز.

و: ما هو قياس التدفق المناسب للأعمال المختبرية الروتينية؟

س: يناسب قياس التدفق الحجمي عمومًا العمل الروتيني لأنه أسهل وأرخص.

مرجع:

[1] علي، شوكت، علي وبورنيت، دانيال وغارسيا، أرماندو ولانغلي، نايجل ولان، ييدان. (2010). خواص الطاقة السطحية لـ Soluplus ® بواسطة التحليل اللوني الغازي المعكوس. 10.13140/2.1.2723.1048.