گزارش کارآموزی مجتمع پتروشیمی اراک

تاریخچه و انگیزه احداث
مجتمع پتروشیمی اراک یکی از طرح های زیربنائی و مهم می باشد که در راستای سیاستهای کلی توسعه صنایع پتروشیمی و با اهداف تامین نیاز داخلی کشور و صادرات ایجاد و به بهره برداری رسیده است .
این طرح در سال 1363 به تصویب رسید و پس از طی مراحل طراحی و نصب و ساختمان در سال 1372 فاز اول مجتمع درمدار تولید قرار گرفت. در ادامه کاربه منظور بهبود مستمر و تولید بیشتر و متنوع تر ، واحدهای دیگر مجتمع تکمیل و واحد اتوکسیلات بعنوان آخرین واحد مجتمع در سال 82 راه اندازی و در مدار تولید قرار گرفت .
از سال 79 ، همزمان با تکمیل واحدها، طرح های توسعه ای مجتمع نیز با هدف افزایش ظرفیت مجتمع آغاز گردیده است .
از سال 1378 با تصویب هیئت مدیره و پس از بازرسی های دقیق عملکرد مجتمع ، شرکت در بازار بورس پذیرفته شد و واگذاری سهام آن آغاز گردید .

اهمیت تولیدات مجتمع
از مشخصه های استثنایی مجتمع پتروشیمی اراک استفاده از دانش های فنی ، تکنولوژی و فرآیندهای پیشرفته می باشد . تولیدات مجتمع بسیار متنوع و عمدتا گریدهای مختلف را شامل می شوند . از لحاظ انتخاب خطوط تولید کمتر مجتمعی را می توان یافت که مانند مجتمع پتروشیمی اراک ترکیبی از تولیدات پلیمری و شیمیایی ارزشمند و حتی شاخه خاصی از تولیدات نظیر سموم علف کش ها را یکجا داشته باشد . مجتمع پتروشیمی اراک از لحاظ تنوع ، ارزش فرآورده ها و نقش حساس آن در تامین نیاز صنایع مهم کشور کم نظیر می باشد .

خوراک مجتمع
خوراک اصلی مجتمع نفتای سبک و سنگین است که از پالایشگاههای اصفهان و اراک از طریق خط لوله تامین می شود. خوراک دیگر مجتمع گاز طبیعی است که از خط لوله سراسری مجاور مجتمع اخذ می گردد . ضمنا حدود 6000 تن آمونیاک و حدود 350 میلیون مترمکعب در سال مصرف گاز طبیعی مجتمع می باشد که از خط سوم سراسری تامین می گردد .

نیروی انسانی
کل نیروی انسانی شاغل در مجتمع بالغ بر1769 نفر می باشد که حدود 1213 نفر فنی و 556 نفرستادی می باشند . بر اساس سیاست کلی دولت جمهوری اسلامی ایران بخشی از کارها به بخش خصوصی واگذار گردید که در راستا چنیدن شرکت با بیش از 1000 نفر نیرو در بخشهای خدماتی – تعمیراتی وغیره در مجتمع فعالیت دارند .

مصارف تولیدات مجتمع
مصارف تولیدات مجتمع بسیار متنوع و دارای طیف گسترده است . در بخش تولیدات شیمیایی کلیه فرآورده ها شامل اکسیداتیلن/ اتیلن گلیکها – اسید استیک – وینیل استات – دواتیل هگزانل – بوتانلها – اتانل آمین ها و اتوکسیلاتها به اضافه سموم علف کش ها کاملا در کشور منحصر به فرد می باشتد و نیاز صنایع مهمی در کشور را تامین نمود و مازاد آنها به خارج صادر می شود . در بخش پلیمری نیز فرآورده های ارزشمند و استراتژیک انتخاب شده اند که بعنوان نمونه می توان گریدهای مخصوص تولید سرنگ یک بارمصرف -کیسه سرم – بدنه باطری -گونی آرد – الیاف و همچنین مواد اولیه ساخت بشکه های بزرگ به روش دورانی و نیز گرید مخصوص تولید لوله های آب – فاضلاب وگاز و لاستیک پی بی آر را نام برد .
اولویت مصرف فرآورده های مجتمع برای تامین نیاز صنایع داخل کشور است در این ارتباط تولیدات مجتمع سهم به سزایی در تامین نیاز صنایع پایین دستی دارد به نحوی که نیاز بالغ بر 5000 واحد پایین دستی را تامین می نماید.

موقعیت جغرافیایی
مجتمع پتروشیمی اراک درجوار پالایشگاه اراک در کیلومتر 22 جاده اراک – بروجرد و در زمینی به وسعت 523 هکتار قرار دارد .

واحدهای مجتمع
الف – واحدهای فرآیندی
واحدهای فرآیندی مجتمع شامل 19 واحد است که در نمودار منعکس می باشد .
ب- واحدهای سرویس های جانبی
آب بدون املاح : ظرفیت 450 مترمکعب در ساعت
واحد تولید بخار : 500 تن در ساعت
واحد نیروگاه: ظرفیت کل تولید ( در شرایط جغرافیایی محل) 125 مگاوات
برج های خنک کننده : شامل 7 برج
واحد هوای فشرده یا هوایابزاردقیق : 5 کمپرسور هرکدام 26000 نرمال مترمکعب در ساعت به ظرفیت کل : 130000 نرمال مترمکعب .
واحد تفکیک نیتروژن و اکسیژن از هوا به ظرفیت : اکسیژن 14500 نرمال مترمکعب و نیتروژن 6000 نرمال مترمکعب
ج- واحدهای عمومی ( آفسایت) شامل:
مخازن مواد شیمیایی، سیستم بازیافت کاندنس ها ، سیستم آب خام ، سیستم گاز ، سیستم سوخت مایع ، مخازن خوراک ، مخازن محصولات مایع ، سیستم آتش نشانی ، مخازن گاز هیدروژن ، سیستم مشعل مجتمع ، واحد تصفیه پساب صنعتی ، سیستم توزیع شبکه برق ، شبکه مخابرات ، اتصالات بین واحدها و سیستم جمع آوری و دفع آبهای زائد .

دست آوردهای مهم مجتمع
دارنده گواهینامه مدیریت کیفیت ISO 9001 (2000)
دارنده گواهینامه مدیریت زیست محیطی ISO 14001
دارنده جایزه تندیس طلایی بین المللی کیفیت محصول سال 2000
دارنده جایزه کیفیت و مدیریت بازاریابی از شرکت GQM سال 2001
دارنده عنوان صنعت سبز نمونه کشور در سال 1378
اخذ دو رتبه سوم تحقیقات از جشنواره بین المللی خوارزمی به خاطر اجرای طرح جایگزینی حلال بنزن با تولوئن درواحد PBR و تولید کلرو استیل کلراید به روش مستقیم پذیرفته شدن در بازار بورس بعنوان اولین مجتمع در سطح صنایع پتروشیمی ایران .
دومین شرکت برجسته ازلحاظ نوآوری در سطح وزارت نفت در سال 81

حفظ محیط زیست
در طراحی مجتمع بالاترین استانداردها و معیارها جهت حفظ محیط زیست منظور شده است . بنحوی که تقریبا هیچ نوع مواد مضربه طبیعت تخلیه نمی شود. نمونه بارز اقدامات انجام شده جهت جلوگیری از آلودگی محیط زیست ، وجود واحد بسیار مجهز تصفیه پسابها و دفع مواد زائد در مجتمع است . دراین واحد با بکارگیری تکنولوژی پیشرفته کلیه آبهای آلوده به مواد شیمیایی و روغنی و پسابهای بهداشتی و غیرتصفیه می گردد . این واحد قادر است ماهیانه بالغ بر 250000 متر مکعب آب را تصفیه نموده و بعنوان آب جبرانی به سیستم آب خنک کننده مجتمع تزریق نماید .
ضمنا کلیه مواد دورریز جامد و مایع نیز درکوره زباله سوز سوزانده شده و دفع می شوند ایجاد فضای سبز به اندازه کافی از اقدامات دیگر مجتمع در جهت حفظ محیط زیست می باشد .

اسکان و امکانات رفاهی
شرکت پتروشیمی اراک به منظور تامین مسکن مورد نیاز کارکنان، به موازات احداث مجتمع طرح عظیم خانه سازی را در شهر مهاجران و در شهر اراک اجرا نموده است .
پروژه خانه سازی شهر مهاجران شامل 1521 واحد ویلایی و 984 واحد آپارتمانی است که در زمینی به مساحت 150 هکتار در مجاورت مجتمع اجرا گردید و هم اکنون مورد استفاده کارکنان و خانواده آنها می باشد .
کلیه امکانات رفاهی و فرهنگی نظیر مهمانسرا، بازار ، مدرسه ، مسجد ،دبیرستان ، درمانگاه، تاسیسات تفریحی ، ورزشی و سایر تاسیسات شهری در این شهر تاسیس شده است که نمونه بارز عمران و آبادی ناشی از اجرای طرح های زیربنایی در منطقه است . ضمنا دو مجتمع آپارتمانی کلا شامل 224واحد به اضافه چند واحد ویلایی در شهر اراک متعلق به شرکت است که همگی مورد استفاده کارکنان مجتمع می باشند .

تاریخچه گاز کروماتوگرافی
از نظر تاریخی کشف کروماتوگرافی به یک دانشمند گیاه شناس روسی بنامTsweit نسبت داده شده که در سال1906موفق شد پیگمانهای گیاهی را با حرکت دادن آنها بوسیله نفت خام بر روی بستری از کربنات کلسیم جدا نموده و این عمل را کروماتوگرافی نامید. یک سال قبل ازsweit در سال1903 دانشمندی بنامRamseyبرای جداسازی مخلوطهایی از گازها و بخارها را با استفاده از جذب سطحی انتخابی روی یک جسم جاذب جامد مثل زغال اکتیو استفاده کرد. دراوایل سال1904 اساس تئوری گاز کروماتوگرافی و کرماتوگرافی مایعHPLC که مخفف High Performanle Liquid chromatographicتوسطMartin and synage توضیح داده شد و به دلیلHPLC در سال1952 جایزه نوبل گرفتند.پیشرفت واقعیHPLC در اواخر سال1960 با طراحی دتکتور ماوراء بنفش(UV)در 245nm توسطwatson حاصل شد این اختراع به حدی در آنالیز نمونه ها مفید بود که همه پیکانیهای آن زمان طول موج دتکتورهای خود را در این طول 245nm فیکس کردند امروزه علاوه بر دتکتورUV با طول موج قبلی طول موجهای زیادتردیگر هم کاربرد پیدا کرد همچنین دتکتورهای دیگری نیز نظیرRI(Refactive.Index) وفلورسانس نیز بنا به نیاز مورد استفاده قرار می گیرند.
حسیاست،سرعت آنالیز،صحت و سادگیGC برای جداسازی و شناسایی و تعیین ترکیبات فرار باعث رشد سریع و بسیار زیاد این روش شد.
روش های تجزیه و جایگاه گاز کروماتوگرافی
آنالیز دستگاهی اصولا به یکی از هدفهای زیر یا ترکیبی از آنها انجام می شود.
1-شناسایی کیفی 2-شناسایی کمی
الف)شناسایی کیفی:
هدف از این نوع شناسایی پی بردن به ماهیت ساختمان مواد است و معمولا با خواص بنیادی تر ترکیبات شیمیای سروکار دارد مانندN.M.R که اسکلت ساختمانی ترکیبات آلی را از نظر موقعیت کربن ها و هیدورژن مشخص می کند یاIR که نوع پیوندها مثلاCOOHکربونیل را مشخص می کند وUV که گروههای عاملی را شناسایی می کند.
ب)شناسایی کمی:
هدف ازاین شناسایی بعد از مشخص شدن نوع ترکیب درصد هریک از اجزاء را در آن مشخص می نماید. روشهایی مانند کولومتری و میکروکولومتری،تیتراسیونها،آمپرومتری…تعیین کننده مقدار کمی اجزاء هستند.
گاهی مرز مشخص بین روشهای فوق وجود ندارد و لازم است که هر دو نوع تجزیه بررسی گردد مثلا درGC هر دو نوع شناسایی کیفی و کمی لازم است.

اصولGC :
مقدمه:
اساس جداسازی گازکروماتوگرافی بر پایه توزیع نمونه بین دو فاز استوار است یکی از این فازها بستر ساکن(فاز ثابت) با ذراتی دارای سطح زیادو فاز دیگر(متحرک)گازی است که از میان بستر ساکن می گذرد.
دو نوع کروماتوگرافی گازی داریم:
1-(Gas.Solid.chromatographic)GSC
2-(Gas.Liquid.chromatographic)GLC
GSC: در آن فاز ساکن جامد است و براساس خواص جذب سطحی مواد جامد موجود درستون(مثلSilica Gelآلومینا و مولکولارسیوM.S)برای جداسازی موادفرار بویژه گازی مناسب است. پس درGSCصرفا جذب سطحی روی سطح جامدی مثل سیلیکاژل باعث جداسازی می شود به این صورت که اجزاء نمونه ضمن حرکت روی سطح جاذب جامد در منفذهای سطح آن که بسیار ریز و به تعداد بسیار زیاد می باشد حرکت جذب ودفع داشته و اختلاف در میزان این برهم کنش باعث جداسازی می شود.
یک نوع دیگرازGSC پلیمرهای متخلخل هستند که به آنها پورآپک ParaPackمی گویند پورآپک ها پلیمرهایی متخلخل متشکل از اتیل وینیل بنزن که بادی وینیل بنزن پیونر عرضی ایجاد کرده وساختمانی با منافذ معین و یکنواخت می سازند. درآن مولکولهای جسم حل شده همراه گاز حامل مستقیما به داخل منافذ پلیمر نفوذ کرده و اجزاء آن بر این اساس جدا می شوند.
سیلیکاژل و آلومینا گازها را براساس جذب سطحی جدا می کنند ولی فعالیت آنها درGSC کمتر ازM.S می باشد چون این ستون ها توانایی جداسازیO2،N2،Coرا در شرایط معمولی ندارند اما برای هیدروکربن های سبک مناسب ترند درحالی کهM.S ویژگی های بیشتری دارد.

توضیحاتی در مورد مولکولارسیو:
انواع متعددی ازMS با قطر منافذ مختلف درGSC داریم که دو نوع آن بیشتر کاربرد دارند:
1-(قطر منافذM.S.5A(5oA
2-(قطر منافذM.S 13X(10oA)
M.S ها براساس اندازه وشکل مولکولی ترکیبات از هم جدا می کند. توانایی جداسازی دو نوع M.S شبیه هم است فقط اختلاف آن ها در سایز ذرات است نوع5A به علت داشتن منفذهای کوچکتر دارای پیک های متقارن تر است وزمان ماند گازها در آن طولانی است بهمین دلیل باید در استفاده از آن از ستون هایی با طول کمتر استفاده کرد چون M.S نسبت به رطوبت و2Co جاذب بوده و سریع غیر فعال می گردد بهمین جهت کارخانه های سازنده آن را تحت نیتروژن خشک بسته بندی می کنند.
مهمترین ویژگی M.S 5A توانایی آن در جداسازیO2،N2،Co در دمای بالاتر از محیط وبایک ستون کمتر از6 فوت می باشد درحالی که ستون های دیگرباید طول بیشتر و دمای خیلی پایین باشد.

ساختمان M.S:
M.Sیا غربال مولکولی دارای منافذ خیلی ریز با قطر3-10Ao است که مولکولهای کوچک به راحتی از این منافذ عبور می کنند و مولکولهای بزرگتر به سختی در نتیجه سرعت عبور آنها از ستون کمتر است یعنی جداسازی در اثر غربال کردن رخ می دهدو ترتیب شسته شدن اجزاء براساس اندازه مولکولی میباشد مثلا مولکولهای مثلnc4،Ic4در نمونه های گازی هیدروکربوهای سبک به ترتیب زیر از ستون خارج می شوند چون مولکولnc4 ساختمان زنجیری و مستقیم دارد بعد از وارد شدن به منافذ چون طول زنجیر آن بیشتر ازIc4 است درنتیجه طول آن بهنگام عبور یک مقاومتی در برابر حرکت مولکول ایجاد کرده و باعث کندی حرکت می شودولی مولکولIc4 چون سطح زنجیر بزرگ است نمی تواندوارد منفذ ها شده و از فواصل ذرات عبور می کند در نتیجه خروج آن از ستون سریعتر است وطول زنجیر کوچک به همین دلیل در آنالیز آنIc4 زودتر ازnc4 ازستون خارج می شود.
GLC:کروماتوگرافی گازی از نوعPartition یا تفکیکی بوده وفاز متحرک آن یک گاز بی اثر(حامل)است و فاز ساکن یک مایع بوده که بر روی یک جسم جامد بی اثر پوشانده شده و جداسازی براساس تقسیم نمونه به درون وبیرون فاز مایع است.

قطعات اصلی یک دستگاهGC و یک تصویر شمایی از آن:
اجزاء اصلی یک دستگاهGC عبارتست از:
1-سیلندر گاز حامل
2-کنترل کننده سرعت جریان گاز و تنظیم فشار آن
3-محل تزریق نمونه
4-ستون
5-دتکتور
6-تنظیم دمای محل تزریق نمونه،ستون و دتکتور
7-انتگراتور یا ثبات

ویژگی های کروماتوگرافی گازی:
1-روشهای کروماتوگرافی تنوع بسیار زیادی داشته و محدوده وسیعی از آنالیزهای کیفی و کمی را در بر می گردد.
2-از ترکیبات بسیارساده ای مثل متان تا پیچیده ترین ترکیبات بیولوژیکی و دارویی را می توان با آن شناسایی کیفی و کمی کرد.
3-بیشترین کاربرد دستگاهی را در صنایع نفت بخصوص پتروشیمی و گاز دارد.
4-در زمان نسبتا کوتاهی اطلاعات زیادی از نمونه را به ما می دهد.
5-تفکیک ودقت و حساسیت آن بسیار بالاست.
6-سادگی:بسیار ساده عمل کرده و تفسیر داده های آن غالبا سریع و آسان است.

سیستمGC گاز کروماتوگرافی:
1-1گاز حامل(فاز متحرک): درکار باGC یک استوانه گاز با فشار زیاد بعنوان منبع گاز حامل بکار برده می شود برای آنکه فشار یکنواختی به سر ستون وارد شود و همچنین سرعت جریان گاز ثابت بماند باید ازیک تنظیم کننده فشار(رگلاتور توام باguage)استفاده شود. در یک دمای معین این سرعت جریان ثابت گاز،اجزای موجود در نمونه را در مدت معینی(RT زمان ماند یا بازداری)از ستون می شوید. چون سرعت جریان گاز ثابت است هر جزء حجم ویژه ای از گاز حامل خواهد داشت(حجم بازداری)،مهمترین گازهای حامل:2H ،He ، 2N،Ar
RT(زمان بازداری یا زمان ماند):فاصله تزریق نمونه تا بدست آمدن ماکزیمم پیک راRT می گویند.تعداد زیادی از ترکیبات زمان بازداری یکسان یا خیلی نزدیک هم دارند اما هر جزء در ترکیب فقط دارای یکRT یازمان بازداری است.

خصوصیات گاز حامل:
1-بی اثر باشد(تا از هر گونه تاثیر بر نمونه جلوگیری شود).
2-قادر باشد نفوذ گاز رابه کمترین مقدار برساند.
3-به طور خالص و در دسترس باشد.
4-ارزان باشد و برای آشکار ساز مورد نظر مناسب باشد.
1-2-کارآیی ستون بستگی به سرعت خطی مناسب گاز حامل دارد. مقدارمعمولی برای ستون هایی با قطر خارجی اینچ برابر با 75ml/min میلی لیتر بر دقیقه برای ستون های به قطر خارجی برابر25 میلی لیتر بر دقیقه درصفحات بعد خواهیم گفت که بهترین سرعت گاز را چگونه تعیین خواهیم کرد. آسان ترین راه اندازه گیری آنFlow.meter است.
2-تزریق نمونه: نمونه باید در یک لحظه وبه سرعت به ستون وارد شود،گازها GSV(Gas Sampling Valve) یا به صورت دستی و یا اتوماتیک تزریق می شود ولی مایعات با سرنگ میکرولیتریL10 یا5 L تزریق می شود تزریق جامدات به این صورت است که آن را در یک حلال حل کرده بعد تزریق می کنیم به شرط آنکه پاسخ حلال مزاحمتی برای نمونه مورد آزمایش ایجاد نکند. البته اخیرا وسایلی ساخته شده که برای تزریق جامدات بطور مستقیم بکار میروند.
استفاده از سرنگ در تزریق نمونه:در پرکردن سرنگ میکرولیتری با مایع معمولا لازم است که همه هوا را ابتدا از آن خارج کرد این کار چندین بار میتوان با پرکردن و خالی کردن سرنگ با نمونه انجام داد. وقتی که حجم دقیق نمونه معلوم شد(بویژه در ستون های کاپیلار)کمی هوا به داخل سرنگ بکشید بعد تزریق کنید. کشیدن هوا به داخل سرنگ در حدml 0.5 تا 0.2به دلایل زیر است.
1-هوا تولید پیکی در کروماتوگرام می کند که می توان توسط آن حجم بازداری (تنظیم شده)را محاسبه کرد.
2- چنانچه ستون سرنگ تصادفا به داخل فشار داده شود هوا از خروج مایع جلوگیری می کند.
3-درمواردی که لازم است حجم دقیق از نمونه تزریق شود هوای پشت نمونه باعث می شود که هیچگونه مایعی در نوک سوزن و پشت پیستون نماند.
وقتی مایعات با نقطه جوش بالا تزریق می کنید حتما بعد سرنگ را با حلال فراری مثل استن شستشو دهید و چند بار پروخالی کرد پس پیستون سرنگ را خارج کرده و توسط هوا آن را خشک کنید و بعد با پمپ خلاء کاملا سرنگ را تمیز کرد. اگربرای اندازه گیری سرعت جریان گاز از فلومتر وکرنومتر استفاده می کنید باید از رابطه زیر استفاده کرد.
Ml/ min = سرعت جریان گاز
3-ستون: ستون قلب هرGC است چون تفکیک اجزاء درآنجا انجام میشود و جنس لوله آن از شیشه،SS،آلومینیوم تفلون ومس می تواندباشد البته مس جنس مناسبی نیست چون بابعضی از اجزاء نمونه مثل آمینها استیلنی ها، ترپنها و استروئیدها واکنش می دهد بیشتر از نوعSS استفاده می شود. برای اینکه مواد موجود در ستون بطور یکنواخت پرشود ستون را ابتدا مستقیم کرده و بعد پر می کنیم(یکسر آنرا پشم شیشه گذاشته البته قبل از آن باید ستون کاملا خالی گردد وشستشو انجام شود با الکل بعد با نیتروژن خشک کرده و مجددا آن را به لاینN2 وصل کرده با فشار زیاد چند دقیقه آن را نگهداشته تا کاملا تمیز گردد بعد سر لوله ای که پشم شیشه گذاشته را به دستگاهVac وصل کرده و در سر دیگر آن قیف مخصوص گذاشته و تکان می دهیم تا کاملا پر شود سپس با دستگاهVibration بر بدنه ستون حالت لرزانک ایجاد کرده تا کاملا ستون پر شود بعد از اینکه مطمئن شدیم پر شده سرآن را با پشم شیشه مسدود می کنیم و مارپیچ کرده تا درآون جابگیرد بعد به اینجکتور وصل کرده ودردمای ماکزیمم ستون به مدت16تا20ساعت حالتconditinng گذاشته تا کاملا ناخالصی های آن حذف گردد.
جریان کمی از گاز حامل5تا10 ml/min درحینcond ستون باید از آن عبور کند و انتهای خروجی ستون که بطرف آشکارساز است باید آزاد بماند تا از آلودگی آشکار ساز جلوگیری شود. بعد از عملCondaction سر دیگر ستون را به دتکتور وصل کرده وستون آماده برای کار است به این ستون هاPacked می گویند چون هر مدتی خودمان آن را پرمی کنیم طول ستون های تجزیه معمولیPacked درحدود3تا10فوت است بعضی مواقع طول ستون های انباشته از چند اینچ تا50فوت نیز تغییر می کند.
طول های بلندتر بشقابهای فرضی بیشتر ودرجه تفکیک بهتری می دهد البته چون ستونهای بلند با قطر زیاد به فشارهای ورودی بیشترنیاز دارد در نتیجه بازده خوبی ندارد چون فشار زیاد مشکلاتی در روش تزریق نمونه و همچنین امکان نشت گاز در آن اجتناب ناپذیر است. بنابراین مقدار زیادی نمونه باید به ستون های با قطر و طول زیاد تزریق کرد قطر داخلی ستون ها از0.01تا2 اینچ در تغییر است هرقدر قطر ستون کوچکترباشد کارآیی آن بیشتر است معمولا قطر خارجی ستون های تجزیه ایPacked استاندارد ، و قطر خارجی ستونهای کاپیلار با تعداد زیادی بشقاب فرضی کمتر از است.

نگهدارنده جامد(Chromozorb):
مقصود از نگهدارنده جامد ایجاد یک سطح بی اثر یکنواخت با مساحت سطح زیاد برای توزیع فاز مایع است. ویژگی یک نگهدارنده جامد:1-بی اثر باشد(جذب سطحی بر روی آن انجام نشود)2-درمقابل خرد شدن مقاوم باشد 3-مساحت سطح زیاد 4- شکل منظم و اندازه یکنواخت
انواع آنT,A,G,W,P

فاز ساکن:
گفتیم که اجزای نمونه برای جدا شدن بوسیله یک گاز بی اثر(گاز حامل)وارد ستون می شود که اجزای موجود درنمونه میان گاز حامل وحلال غیر فرار(فاز ساکن)که به صورت لایه نازکی بر روی جسم جامد بی اثر(نگهدارنده جامد)نگهداشته شده و بر اساس ضریب توزیع تقسیم می شوند گزینش صحیح حلال غیر فرار تقسیم کننده باید خواص زیر را داشته باشد:
1-اجزای نمونه باید ضرایب توزیع گوناگونی درآن نشان دهند.
2-حلالیت نمونه درحلال باید قابل قبول باشد.
3-در دمای مورد عمل فشار بخار حلال ناچیز باشد.

آشکار سازها(Detector):
بعد از اینکه اجزای یک ماده درستون تفکیک گردید اجزاء توسط آشکار ساز شناسایی می شوند ویژگی های یک آشکار ساز:
1-حساسیت زیاد 2- نویزکم3-پاسخ خطی وسیع 4-پاسخ به هر نوع ترکیبی 5-استحکام
6-غیرحساس به تغییرات دما و جریان گاز
اگرچه هیچ آشکارساز ایده الی وجود ندارد که همه ویژگی های بالا را داشته باشد ولی دو نوع آشکار سازTCDوFID به این خواص نزدیک هستند و بعنوان آشکار سازهای همگانی مورد استفاده قرار می گیرند البته بعضی ازآشکار سازها مثلFPDوECD فقط بعضی از ترکیبات را شناسایی می کنند و همگانی نیستند.

خلاصه ای از آشکار سازTCD:
آشکار سازTCD از چهار فیلامانت تنگستن تشکیل شده که با عبور جریان ثابت برق از میان آنها گرم می شوند وگاز حامل به طور پیوسته از روی فیلامانت داغ عبور کرده و حرارت را با سرعت ثابت می گردد وقتی که مولکولهای نمونه همراه با گاز حامل از روی فیلامانت داغ عبور کند سرعت اتلاف حرارت کم شده و مقاومت الکتریکی فیلامانت افزایش می یابد و این تغییر مقاومت با یک پل وتستون اندازه گیری شده و سیگنالها به ثبات برده می شود و به صورت پیک رسم می گردد. حساسیتTCDتا%0.0 است. در آشکارسازFID ازH2وAir برای شعله استفاده می شود یک الکترود گیرنده که پتانسیلDC دارد در بالای شعله قرار دارد و رسانایی الکتریکی شعله را اندازه می گیرد(یونها)و به ثبات می برد.

تنظیم دما:
چون دمای محل تزریق وستون و آشکار ساز برای هر ترکیب فرق می کند بنابراین لازم است که دستگاه سه کنترل دمای گوناگون داشته باشد.
1-دمای محل تزریق نمونه: محل تزریق نمونه باید به قدری داغ باشد که آن را به سرعت بخار کند تا کاهش درکارایی عمل به علت بدی روش تزریق حاصل نشود همچنین دمای محل تزریق باید بحدی پایین باشد که از تجزیه حرارتی نمونه جلوگیری کند.
2-دمای ستون: دمای ستون باید به قدر کافی بالا باشد تا تجزیه در زمان مناسب انجام گیرد و به قدر لازم کم باشد تا جداسازی مورد نظر حاصل شود.برای بسیاری از نمونه ها هرچه دمای ستون کمتر باشد نسبت ضرایب تقسیم در فاز ساکن بیشترخواهد بودو جداسازی بهتر انجام می شود ولی در مواردی که نمونه ها دارای اختلاف نقطه جوش زیاد باشند استفاده از یک دما میسر نیست و حتما باید از Programing یا برنامه ریزی دمایی استفاده کرد.
برنامه ریزی دمایی: عبارت است از افزایش دمای ستون در طول عمل کروماتوگرافی به منظور تجزیه سریعتر وبهتر مثلا برنامه دمایی

یعنی دمای ابتدایی ستون50oC است و مدت2دقیقه همین دما برقرار است ولی بعد از آن با سرعت10درجه در دقیقه به120oC می رسد و در آن مدت5دقیقه می ماند تا تجزیه کاملا انجام شود.

همدمایی(ایزوترمال)
بیشتر برای گازها و مایعات با نقاط جوش نزدیک به هم و تا پایان آنالیز یک دما برقرار است مثلاISO Termal 70 oC

دمای آشکار ساز:
تاثیر دما در آشکار ساز بستگی به نوع دارد ولی بطور کلی می توان گفت که آشکار ساز و لوله های ارتباطی از محل خروجی ستون به آشکار ساز باید به قدری داغ باشد که از میعان نمونه یا فاز مایع جلوگیری شود پایداری و حساسیت یکTCD بستگی به پایدار بودن کنترل دمای آن دارد. برای نوعFID زیاد کنترل دما حساس نیست ولی نباید به اندازه ای باشد که میعان نمونه انجام شود.

کارآیی ستون:
تفکیک پیکهای کروماتوگرافی به دو عامل بستگی دارد:
1-کارآیی ستون 2-کارآیی حلال
پهن شدن پیک به شکل ستون و شرایط عمل بستگی دارد وبه طور کلی بوسیلهHETP ارتفاعی معادل با یک بشقاب فرضی تعیین می شود ابتدا چند تعریف لازم است:
الف)زمان ماند(Retentiontime): فاصله تزریق نمونه تا بدست آمدن ماکزیمم پیک را برای هر جزء زمان بازداری آن جزء گویند.
ب)درجه تفکیک(Resolution): جداسازی حقیقی دو پیک مجاور هم با درجه تفکیک مشخص می شود که معیاری از کارآیی ستون وحلال است تجربه نشان داده اگرR=1 باشد تفکیک دو پیک با سطح یکسان تا%98 تقریبا کامل استR=1/5باشد جداسازی پایداری تا99/7 بدست می آید.

ج)سینیFlate: مفهوم سینی از فرآیندهای تقطیر جزءبه جزء در پروسس گرفته شده ودر آزمایشگاه برای مقایسه ستونهای مشابه بکار می رود ومعیاری است برای پر کردن ستون و نشان دهنده تعداد مراحل تعادلی است که در ستون به کار می رود تعداد سینی های فرضی را می توان به آسانی از یک کروماتوگرام بدست آورد.

n = تعداد سینی های فرضی
مثال: اگر زمان ماند یک ترکیب 10دقیقه و پهنای پیک1دقیقه طول بکشد تا به خط پایه برسد تعداد سینی های فرضی چند تا است؟
از رابطه1 پیداست که هرچقدر پهنای پیک کمتر یعنی باریکتر باشد تعداد سینی ها بیشتر وراندمان ستون بیشتراست.
د)ارتفاع معادل یک سینی فرضی(Hight Equivalant Theroricad plate)HETP
HETP طول زمانی از ستون است که نمونه مورد نظر در آن طول بین فاز گازی متحرک و فاز مایع ساکن به حال تعادل می رسد.HETP رابطه مستقیمی با طول ستون دارد.
L=طول ستون معمولا بر حسبcm
N=تعداد سینی های فرضی
محاسبهHETP مقایسه ستون هایی با طول مختلف را امکان پذیر می سازدو معیار برتری برای تعیین کارآیی ستون است. برای ماکزیمم کارآیی باید ستون در بهترین سرعت جریان گاز عمل کند که این از طریق نظریه سرعتVan.deemterبارسم نمودارHETPبرحسب سرعت جریان گاز بدست می آید(به طور تجربی)

بهترین سرعت جریان موثر در مینیمم مقدارHTEP یا ماکزیمم سینی انجام می گیرد چون

"نظریه سرعتVan.deemter":
سه عامل اصلی در پهن شدن پیک کروکاتوگرافی نقش دارند:
الف)اثر چند راهی یا نفوذEddy(عبارتA)
ب) نفوذ مولکولی و عبارت B )
ج)مقاومت در برابر انتقال جرم(گاز و مایع عبارتC)
از این سه عامل معادله ای اساسی برای ارتفاع معادل یک بشقاب فرضی درستون می توان بدست آورد:

کهC,B,A ثابت های اشاره شده در بالا و سرعت خطی گاز یا سرعت جریان گاز درداخل ستونGC است که از رابطه زیر اندازه گیری می شود.
 =

چنانچهHETP برحسبرسم شود یک منحنی هذلولی با مینیممHETP حاصل می شود این حداقل،سرعتی از جریان گاز است(بهترین)که در آن سرعت ستون دارای بهترین کارآیی است. البته به علت تراکم پذیری گاز حاملدر طول ستون ثابت نیست به این دلیل فقط قسمت کوچکی از ستون با کارآیی ماکزیمم کار می کند.

نمودارHETP برحسب سرعت جریان گاز()
معادله بسط یافته وان دیمتر به صورت زیر است:

=مقداری ثابت و معیاری برای عدم یکنواخت بودن انباشتگی ستون
=ضریب تصحیح برای خمیدگی لوله های ستون برای راههای گاز
dp=قطر متوسط ذرات نگهدارنده جامد
D=قابلیت نفوذ جسم حل شده در فاز گازی
=سرعت خطی گاز حامل
مایعD=قابلیت نفوذ جسم حل شده در فاز مایع
df=ضخامت لایه مایع که بر روی نگهدارنده جامد پوشانیده شده
k=ضریب تقسیم جسم حل شده برحسب مقدار آن در واحد حجم فاز مایع تقسیم بر مقدار جسم حل شده در واحد حجم فاز گاری
=kضریب گنجایش
مایعF=جزئی از سطح مقطع ستون که بوسیله فاز مایع اشغال شده
گازF=جزئی از سطح مقطع ستون که بوسیله فاز گاری اشغال شده

عبارت اثر چند راهی(نفوذA=2dp(eddy
درهرستونPacked مولکولهای جسم حل شده و مولکولهای گاز حامل مسیرهای مختلفی را در ستون طی می کند چون طول های طی شده بلندی یکسان ندارند درنتیجه مولکولهای جسم زمانهای گوناگونی را در ستون می ماند که نتیجه آن پهن شدن پیک کروماتوگرافی است.
Peak,broadeningپهن شدن پیک به موارد زیر بستگی دارد:
الف)اندازه ذرات مواد موجود در ستون
ب)شکل و طرز پرکردن ستون
ج)قطر ستون
پس برای کاهش عبارتA باید از ذرات کوچکتر در پرکردن ستون استفاده شود (با اندازه یکسان) و ستون با قطر کم بکار برد تا ستون با کارآیی بیشتر کار کند(چونA با مقداررابطه مستقیم دارد)پس مقدار کوچک درکارآیی بیشتر ستون تاثیر دارد چون ثابتنحوه انباشتگی ذرات را در ستون تعیین می کند پس کمیتی بنامMesh باید در پرکردن ذرات تعریف کرد.
Mesh(مش):معیاری است برای اندازه ذرات وبراساس تعداد سوراخهای موجود درهرضلع مربعی به مساحت یک اینچ مربع دریک الک است.برای بدست آوردن ذرات یکنواخت آنها را ازاین الک ها عبور می دهند چنانچه تعداد سوراخهای یک الک در واحد سطح زیادتر باشد بدین معنی است که سوراخهای آن کوچکتر است و بالعکس یعنی هرچه مقدار عددی مش بزرگتر باشد ذرات کوچکتر از آن عبور می کند.
مثلا مش یعنی ذراتی که از مش80 عبور کرده اند ولی روی مش100 مانده اند. برای مش مقدار تقریبا3 است.

عبارت نفوذ مولکولی گازB=2 D
عبارت نفوذ مولکولی متناسب با گازD(قابلیت نفوذ جسم حل شده درگاز حامل) است وقتی که مقدار این کمیت زیاد باشد پیکها پهن تر شده و کارآیی ستون کم می شود برای بالاترین کارآیی ستون باید گاز حامل باوزن مولکولی زیاد به کار برد مثلN2یاAr بهتر ازH2 یاHe مگر اینکه آشکارساز اجازه استفاده را ندهد.

عبارت مقاومت در برابر انتقال جرم
تاثیر ویسکوزیته مایع و مقدار فاز مایع بر روی نگهدارنده جامد خیلی مهم است در فرمول بالا مشخص است که ضخامت لایه پوششی فاز مایع(df)با عبارتC رابطه مستقیم دارد پس برای کاهش مقدارC باید از فاز مایع باویسکوزیته کم و لایه یکنواخت ونازکی از آن بر روی مواد جامد نگهدارنده پوششی داده شود.

"خلاصه نتایج نظریه سرعت وان دیمتر برای کارآیی بیشتر ستون"
الف)قطر ذرات:کارآیی ستون با استفاده از ذرات کوچک و یکنواخت بهبود می یابد(بالاترین کارآیی نگهدارنده هایی هستند از نوع دیاتومه خاکی با مش
ب)سرعت جریان گاز: برای ماکزیمم کارآیی ستون کروماتوگرافی باید در بهترین سرعت جریان عمل کند دیدیم که درنمودارHTEP برحسب سرعت جریان،مینیمم مقدارHETP بهترین سرعت خطی جریان گاز را دارد .
ج) گاز حامل : برای بالاترین کارآیی باید گاز حامل با وزن مولکولی زیاد انتخاب کرد مثل N2 یا Ar ولی در جایی که تجزیه باید سریع انجام گیرد و همچنین نوع آشکارساز گازهای حامل سبک مثل He, H2 را ترجیح می دهد .
د)نوع فاز مایع: فاز مایع باید دارای اختلاف حلالیت برای هر جزء نمونه باشد.
ه)مقدار فاز مایع: پوشش کم از مایع(لایه نازک)1تا10% درصد تجزیه راسریعتر ودمای عمل را کم می کند.
و)فشار: درکار باGC با فشار اتمسفری کار می شود ولی درMass در فشار خلاء استفاده می شود بهترین فشار خروجی 1 اتمسفر است کار در بهترین سرعت فشار ورودی را ثابت می کند.
ز)دما: درجه تفکیک را میتوان با کم کردن دمای ستون بهبود بخشید(اشکال فقط در مدت طولانی تجزیه است)ولی برعکس جذب سطحی را زیاد تر می کند.
ج)قطر ستون:کاهش داخلی قطر ستون کارآیی بهتری را بدست می دهد دیگر از ستون های اینچ کمتر استفاده می شود درحال حاضر ستون هایی با قطر خارجی ، بالاترین تفکیک را دارد.

"انواع ستون ها و روش استفاده از آنها درGC"
ستون مبنای یک دستگاهGC است و جداسازی واقعی در ستون انجام می گیرد و دو نوع هستند:
1-Packed:ستون های انباشته شامل یک نگهدارنده جامد بی اثر(کروموزوب)است که با لایه نازکی از یک مایع غیر فرار پوشیده می شود.
2-Capillar:ستون های مویی لوله هاباز هستند که قطر بسیار کم دارند ودیواره داخلی آنها توسط یک لایه نازکی از یک مایع است.نوع ستون،جنس نگهدارنده جامد،نوع و مقدار فاز مایع،روش انباشتن ستون و طول ودمای آن از عوامل مهمی هستند که در تفکیک اجزاء دخالت دارند.
فاز مایع: یک فاز مایع باید شرایط زیر را داشته باشد:
الف)حلال مطلق خوبی برای اجزای نمونه باشد اگر حلالیت کم باشد اجزاء به سرعت از ستون شسته می شوند ودرنتیجه جداسازی نامطلوب خواهدبود.
ب)برای اجزای نمونه حلالیت متفاوت خوبی داشته باشد.
ج)غیر فرار باشد.
د)پایداری حرارتی داشته باشد.
ه)از لحاظ شیمیایی نسبت به اجزای جسم حل شده مورد نظر در ستون بی اثر باشد.
گزینش فاز مایع:گزینش نوع فاز مایع بستگی به ترکیب نمونه دارد هرچه اطلاعات اجزای نمونه حدود نقطه جوش قطبیت و ساختمان شیمیایی بیشتر باشد گزینش ستون مناسب تر و شرایط عمل آسانتر است.
برای جداسازی طبیعی و موثر فاز مایع از لحاظ ساختمان شیمیایی باید شبیه اجزای نمونه در مخلوط باشد.
مثال:ترکیبات هیدروکربن را می توان به خوبی با یک حلال هیدروکرین جداکرد مثلا پارافین ها با اسکوالن(یک هیدروکربور با زنجیر طولانی)براحتی تفکیک می شوند یا ترکیبات قطبی با یک حلال قطبی بهتر تفکیک می شود مثلا الکل ها با حلال ها لکومید. اگر اجزای نمونه در مخلوط از طبقات مختلف مواد شیمیایی با نقاط جوش نزدیک بهم باشند فازهای مایع با قطبیت متفاوت باید بکار رود.
Ewell:طبقه بندی اجسام را برحسب گروههای عاملی در5طبقه دسته بندی کرده است:
طبقه1)شامل ترکیباتی که خیلی قطبی بوده وپیوند هیدروژنی تشکیل میدهند.(پلی فنل ها،هیدروکسی اسیدها،آمینوالکلها گلیکول و گلیسرول، آب)
طبقه2)از ترکیباتی شامل اتم های دهنده الکترون(N,F,O) ویک اتم هیدروژن فعال تشکیل شده اند.(اکسیم،آمین های نوع اول ودوم،فنل ها،اسیدهای چرب، الکلها، ترکیبات نیترو با اتم های هیدروژن در وضع،نیتریل ها با اتم هایHدروضع،(HCN,N2H4,HF,NH3
طبقه 3)ترکیباتی که اتمهای دهنده الکترون دارند ولی هیدروژن فعال ندارند:آمینهای نوع سوم،استرها،آلدئیدها،کتونها،اترها،ترکیبات نیتروژن بدونH در وضع،نیتریل ها بدون اتمHدروضع.
طبقه4)اتم های دهنده الکترون ندارند ولی از مولکولهای شامل یک هیدروژن فعال تشکیل شده:CHCL3-CH2CL،CH2CL2،CH3،CHCL3-هیدروکربن های آروماتیک والفینی(دوگانه وسه گانه)
طبقه5)ترکیباتی هستند که گنجایش پیوند هیدروژنی ندارند:CCL4،سولفیدها،مرکاپتانها،CS2،هیدروکربن های اشباع و هالوکربن هایی که در گروه4 آمده نشده اند.
اثر طبقات بر روی بازداری اجزاء
جزء حل شده مایع
چگونگی
Cو D C 3
D 4
اجسام حل شده براساس اختلاف نقطه جوش جدا می شوند
5 D 4
اجسام حل شده توسط فاز مایع نگهداری می شود(چون هردو غیر قطبی هستند)
1 A 2 یا 2 B 1
اجسام حل شده توسط فاز مایع نگهداری می شوند(هر دو قطبی هستند)
2 D یا 4 B 5
اجسام حل شده به خوبی توسط فاز مایع نگهداری نمی شوند(یکی قطبی ودیگری غیر قطبی)
4 A 5 1 D 2 کمی
اجسام حل شده توسط فاز مایع نگهداری نمی شوند وزودتر از ستون بیرون می آیند.(خیلی قطبی و غیر قطبی)

مثال: اتانول(نقطه جوش78o)،2,2 دی متیل نپتان(79o)
برای جداسازی بهتر یک فاز مایع ازAیاB را انتخاب کرده یا از نوعD انتخاب می کنیم
اتانول باBمی ماند(هر دو قطبی)و ابتدا پارافین خارج می شود ولی از گروهDپارافین می ماند واتانول اول خارج می شود.
اگر بنزن با نقطه جوش80 هم داشته باشیم:از یک حلال قطبی از گروهAیاB استفاده می کنیم.
چون بنزن دو قطبی کوچکی دارد اتانول> بنزن>پارافین ترتیب جداسازی

نگهدارنده های جامد:
مقصود از نگهدارنده جامد(فاز جامد)نگهدارنده لایه نازک و یکنواختی از فاز مایع است بهترین نگهدارنده باید ویژگی های زیر را داشته باشد:
1-مساحت ویژه زیاد 2-ساختمان متخلخل با منافذ یکنواخت 3-بی اثر (حداقل برهم کنش جذبی و شیمیایی با نمونه داشته باشد). 4-ذرات با شکل منظم(جهت پرکردن ستون ذرات باید اندازه یکنواختی داشته باشد). 5-قدرت مکانیکی یعنی در اثر کارکردن خود نشود.
ماده جامدی وجود ندارد که تمام ویژگی های فوق را داشته باشد ولی غالبا بین بی اثری نگهدارنده و کارآیی یعنی مساحت سطح زیاد یکی را باید انتخاب کرد.
ماده خام اکثر ترکیبات نگهدارنده جامد دیاتومه است که به نام های دیاتومه سیلیس،دیاتومه خاکی ودیاتومه آلمانی کیزل گور معروفند.دیاتومه از اسکلت های دو اتمی،جلبکهای تک سلولی میکروسکوپی تشکیل شده که ساختمان سیلیسی آبدار بدون شکل داشته ومقدار کمی اکسیدهای فلزی نیز درآنها وجود دارد. اسکلت های دو اتمی هر دیاتومه بسیار کوچک و متخلخل و مساحت سطح زیاد دارند.
پنج نوع دیاتومه یا کروموزورب وجود دارد(T,W,G,A,P) که با مش های متفاوت و کارآیی ویژه در دسترس می باشند.
کروموزوربA: ساختمان آن طوری است که به آسانی نمی شکند وسطح آن خیلی جاذب نیست وبرای نگهداری فاز مایع خوب است(حداکثر تا25%)در مش های ، ، وجود دارد و بعلت درشت بودن ذرات در پرکردن ستون های بلند مناسب است.
کروموزوربG: به علت دارابودن سطح ویژه کم و دانسیته زیاد با پوشش کمتری ازفاز مایع بکار می رود(5%)برای جداسازی ترکیبات قطبی به کار می رود چون کروموزوربWخرد شونده است می توانG را جایگزین آن کرد.
کروموزوربP: یک دیاتومه تکلیس شده به رنگ صورتی و نسبتا سخت است و ازآجرنسوزC22 تولید می شود سطح آن از کروموزوربهای دیگر جاذبتر است و برای جداسازی هیدروکربن ها کارآیی خوبی دارد.
کروموزورب W: دارای مساحت سطح زیاد و سطح نسبتا غیرجاذب است که برای جداسازی ترکیبات قطبی به کار می رودویک دیاتومه تکلیس شده سفید رنگ است که ازسلایت کمپانی منویل ساخته شده تنها اشکالی که دارد خرد شونده است.
کروموزوربT: یک رزین فلوئورکربن از تفلون6کمپانیDupont است کارآیی نسبتا کمی به ستون می دهد و بی اثر تراز بقیه کرموزورب ها است برای جداسازی اجسام خیلی قطبی یا واکنش پذیرهای مثل آب هیدرازین و گوگرد وهالوژنها توصیه شده است.

T NAW
TAW
WNAW
WAw
WHP
WDMCS
GNAW
GAW
GHP
GDMCS
ANAW
AAW
PNAW
PAW

DMCS

با اسید شستشو نشدهNAW(Non-Acid-Wash) اسید واش شده=AW
دی متیل دی کلروسیلان=DMCDS HP=High.per formane
سطح نگهدارنده دیاتومه از گروههای سیلانول(Si-oH)که باید به سیلوکسان(Si-o-Si) تبدیل شود چون گروهSioHقادر به تشکیل پیوند هیدروژنی با حلال و جسم حل شونده هستند.

کارآیی کروموزورب ها: آجرسوز A<T<G<W<P
اندازه ذرات: براساس معادله وان دیمتر کم کردن قطر ذراتdp باعث کاهش عبارتA می شد ولی با کاهش قطر ذرات، افت فشار در طول ستون بوجود می آید. هرچه انباشتگی ذرات یکنواخت تر باشد عبارتA کوچکتر خواهد بود.
برای ستون های با قطر نگهدارنده هایی با مش یا وبرای ( ) بود.
اندازه نگهدارنده های جامد رابا الک هایASTM تعیین می کنند (با عبور آن جامد از الک) که اعداد مش به تعداد سوراخهای موجود درهر اینچ مربع الک بستگی دارد مثلا ذراتی که از مش60 عبور می کنند ولی روی مش80 می باشد.

درصد فاز مایع:
مقدار فاز مایع به کار رفته باید به اندازه ای باشد که ذرات جامد رابا لایه یکنواخت ونازکی بپوشاند(مقدار زیاد فاز مایع چون فضای بین ذرات را پر می کند) کارآیی ستون را کم می کند)پوشش فاز مایع بر روی نگهدارنده نباید بیشتر از30% باشد قبلا پوششی در حد15تا30درصد متداول بود ولی امروزه از پوشش های2تا10 درصد برای تجزیه سریعتر استفاده می شود(زمان بازداری به مقدار فاز مایع بستگی دارد.
چنانچه فاز مایع خیلی کم باشد باعث جذب سطحی جامد با نمونه شده و یا سبب تجزیه نمونه می گردد که مناسب نیست.
ترکیباتی که نقطه جوش بالا دارند یعنی فراریت کم دارند بر روی ستون هایی باپوشش3% یا کمتر بهتر آنالیز می شوند مثل(استروئیدها)ولی مواد فرار مثل هیدروکربن های سبک نیاز به پوشش زیادفاز مایع بین10تا15% دارند زیرا بیشتر بدون فاز مایع باعث ماندن بیشتر نمونه شده ودرنتیجه تقسیم بهتری انجام می گیرد.

دمای ستون:
ضریب تقسیم به دما بستگی دارد تجربه نشان داده که افزایش30 oC مقدار ضریب تقسیم را نصف کرده درنتیجه سرعت مهاجرت اجزاء را دو برابر می کند. مهمترین اثر افزایش دمای ستون کاهش زمان تجزیه است. به طور کلی تفکیک با کاهش دما بهتر انجام می گیرد ولی زمان بازداری یا سرعت آنالیز طولانی می شود دما راباید معادل متوسط نقطه جوش اجزای نمونه انتخاب کنیم یعنی نه آن قدر زیاد باشد که تفکیک میسر نباشد و نه آن قدر کم که زمان بازداری طولانی کند.(برای فاز مایع با پوشش زیاد باید دمای بیشتر اعمال شود) درانتخاب دمای ستون بایدmaxوmin دمای مجاز فاز مایع رادرنظر داشت چون بالاتراز دمای مورد نظر فاز مایع تجزیه شده و غیر قابل استفاده می گردد و همچنین می نیمم دمای فاز مایع ستون را باید درنظر داشت چون دما باید بالاتر از نقطه ذوب فاز مایع باشد تا بتواند موثر عمل کند.

آشکار سازها
الف)رسانایی گرمای:(Thermal.conductive Detector)TCD
آشکار ساز رسانایی گرمایی براساس سرعت ازدست دادن دمای یک جسم داغ(فیلامان)که بستگی به گاز اطراف آن دارد استوار است یعنی سرعت ازدست رفتن دما معیاری است برای ترکیب گاز.
اتلاف گرما متناسب باTf-Tdاست پس دمای فیلامان باید بالاتر از دمای قطعه فلزی باشد.
گرما ازطریق رسانایی وقتی انتقال می یابد که مولکولهای گاز به فیلامان گرم شده برخورد کند و با انرژی جنبشی بیشتر برگردند. هرچه برخوردهای مولکولی گاز درواحد زمان با فیلامان بیشتر باشد سرعت اتلاف گرما نیز بیشتر می شود. اختلاف در رسانایی گرمایی گازها براساس تحرک یا سرعت نفوذ مولکولهای گاز به فیلامان وبعد از برخورد با فیلامان است. سرعت مولکولها نیز تابعی ازوزن مولکولی است و هرچه مولکول کوچکتر باشد سرعت آن بیشتر است ورسانایی گرمایی بیشتر خواهدبود بنابراینH2وHe که کوچکترین مولکولهای گازی هستند بیشترین رسانایی را داشته و موثرترین گازهای مورد استفاده درTCO هستند. رسانایی گرمایی چند گاز بشرح زیر است:

اساسTCD:
سلولTC شامل فیلامان فنری شکلی است که درون یک حفره در یک قطعه فلزی قرار دارد. فیلامان از ماده ای تشکیل شده که مقاومت الکتریکی آن با دما تغییر می کند یعنی مقاومتی با ضریب دمای زیاد دارد(فلزات متداول برای ساختمان فیلامان عبارتند از:پلاتین،تنگستن، نیکل و آلیاژهای تنگستن)جریان الکتریکی ثابتی از فیلامان می گذرد و دمای آن را مطابق دمای داده شده به دستگاه افزایش می دهدTfبعنوان مثال اگر در یک سلولTC از هلیوم به عنوان گاز حامل استفاده شود و جریانی معادل175mAمیلی آمپر از آن عبور کند دمای فیلامان(Tf) درحدود100 oC از دمای قطعه فلزی بالاتر می رود(یعنی اگر دمای قطعه فلزی200 oCباشد دمای فیلامان حدود300 oC خواهد بود).
دمای فیلامان توسط تعادل بین توان الکتریکی ورودیRI2و اتلاف توان گرمایی در اثر رسانایی گرمایی به گاز اطراف آن تعیین می شود. وقتی گاز حامل تنها(خالص)عبور می کند مقدار اتلاف گرمایی مقداری است ثابت درنتیجه دمای فیلامان نیز ثابت می ماند.
اگر همراه گاز حامل نمونه نیز وارد شود(گاز حامل+نمونه)دمای فیلامان بعلت تغییر اتلاف توان گرمایی تغییر کرده واین تغییر باعث تغییر درمقاومت الکتریکی(R) شده که این تغییر مقاومت درموارد پل وتستون توسط گالوانومتر اندازه گیری می شود.
فلزهای فیلامان باید دارای دو ویژگی:
1-درمقابل خورندگی شیمیایی مقاوم باشد.
2-دارای ضریب مقاومت دمایی بالا باشد.
گفتیم که درTCD تغییر مقاومت فیلامانها توسط پل وتستون اندازه گیری وبوسیله گالوانومتر سیگنال به خروجی فرستاده می شود در صفحه بعد شکل یک مدارساده ازپل وتستون را نشان داده ایم که چهار فیلامان با هم یک پل وتستون تشکیل داده اند(S2,S1,R2,R1)که وقتی دمای فیلامانها یکی باشد مقاومت آنها هم یکسان بوده(ثابت)و پل متعادل و عقربه گالوانمتر(G) صفر خواهدبود.
همچنان که مشخص استTCD دارای دو کانال است که از یک کانال گاز حامل یاRefrence و از کانال دیگر گاز حامل خروجی از ستون+نمونه عبور می کند. درهر کانال دو مقاومت به صورت سری وجود دارند که جمعا هرچهار مقاومت موجود تشکیل یک پل وتستون داده ودر صورتیکه ترکیب هردو کانال یکسان باشد عقربه گالوانومتر برابر صفر بوده وثابت است ولی وقتی که نمونه همراه گاز حامل وارد می شود دما تغییر کرده و اختلاف حرارت ایجادی باعث تغییر مقاومت شده یعنی کاهش پیدا کرده(چون دما کم شده پس مقاومت نیز کم شده و برعکس رسانایی یا هدایت افزایش پیدا می کند).
درنتیجه تغییر رسانایی یا مقاومت باعث انحراف عقربه گالوانومتر شده وبه صورت سیگنال آن ثبت می نماید که متناسب با غلظت نمونه می باشد.

اصطلاحPolarity:
در دتکتورهایTCD باید رعایت شود یعنی برحسب اینکه کدام کانال را مرجع وکدام کانال را نمونه قرار دهیم کروماتوگرام ها ممکن است بصورت منفی روی رکودر ثبت شود ولی اگر پلاریتی را تغییر دهیم حالت کروماتوگرام مثبت خواهد شد. در بعضی از دتکتورها پلاریتی منفی می دهند و پیکهای منفی نخواهیم داشت(زیرا کانال ها برعکس بسته شده)واگر عکس شد پلاریتی را+می گیریم.

عوامل موثر برحساسیتTCD:
حساسیت سلولTC از رابطه زیر بدست می آید.

S=حساسیت
K=ثابت سلول که به شکل هندسی آن بستگی دارد.
c=رسانایی گرمایی گاز حامل
Tf=دمای فیلامان
I=شدت جریان الکتریکی که از فیلامان می گذرد.
R:مقاومت فیلامان
s:رسانایی گرمایی گاز+نمونه
Td=دمای قطعه فلزی دتکتور
1

41