Cromatografia de Processo

 Cromatografos à gas para analise continua do processo

Introdução;

Nesta postagem vamos comentar a respeito do analisador por cromatografia em fase gasosa que é um instrumento analítico através do qual é possível determinar a concentração de mais de um componente gasoso contido em uma amostra de gás ou liquido, que é vaporizado com equipamento especial.

O método de medição utilizado neste tipo de analisador é separar e detectar cada componente, relacionando-os com o volume total da amostra que esta sendo analisada.

Um pouco da História sobre Cromatografia:

O nome cromatografia é composto dos termos gregos “chroma” = cor e “graphein” = escrita, e foi a partir da descoberta do botânico Tswett no ano de 1903 que a cromatografia, iniciada no final do século foi se desenvolvendo até os dias atuais.

Ele usou uma coluna com carbonato de cálcio e um solvente que percolava pela mesma, para

separar pigmentos de folhas em uma série de bandas coloridas e .deste experimento muitos outros cientistas contribuíram para o desenvolvimento da teoria e da pratica da cromatografia atual cuja técnica tem contribuído para o desenvolvimento da teoria e da prática da cromatografia.

Quem sugeriu o uso de gás como fase móvel, ou seja para arrastar a amostra dentro da coluna de separação foram  Martin e Synge(Premio Nobel de Quimica), no ano de 1941 e quem implantou a ideia em 1952, foram James e Martin.

Daquela época até os dias atuais a cromatografia evoluiu rapidamente  e teve o seu ápice nos anos 60 com a introdução das colunas capilares de sílica fundida e o desenvolvimento de técnicas híbridas, particularmente a utilização de espectrômetros de massa como detetores, fornecendo uma nova dimensão na separação de componentes.

Em razão destas pesquisas, a cromatografia atual é agora uma importante ferramenta, utilizada em vários segmentos da química, petroquímica, analise de gas e no refino de petroleo.

D e f i n i ç ã o;

Cromatografia é essencialmente um método físico de separação, no qual os componentes a serem separados são distribuídos entre duas fases, uma das quais é fixa  (Fase Estacionária) enquanto a outra (Fase Móvel), flui através desta em uma direção definida.

O processo cromatográfico ocorre como um resultado dos fenômenos de adsorção e desorção que acontecem repetitivamente, durante o movimento dos componentes da amostra, através do leito estacionário. A separação ocorre devido a diferentes constantes de distribuição destes componentes entre as fases móvel e estacionária

A cromatografia gasosa veio possibilitar, de maneira rápida e eficiente, uma série de separações extremamente dificeis, ou mesmo impossiveis pelos métodos tradicionais, como por exemplo a separação d mistura benzeno-ciclohexano, impossivel de ser feita por destilação fracionada, ou ainda, a analise de gases provenientes de motores a combustão, contendo mais de 100 componentes, que podem ser separados utilizando a tecnica da cromatografia gasosa.

Os princípios do método cromatográfico são os mesmos para todas as formas de cromatografia, ou seja, é um processo no qual uma mistura de substâncias pode ser separada nos seus constituintes graças à passagem de uma fase móvel gasosa, que carreia a mistura, sobre uma fase estacionária.

Como o nome denota, a cromatografia gasosa (CGS ou CGL) é aquela em que a fase móvel é um gás e a estacionária, um sólido ou um líquido. Na CGS a fase estacionária é um sólido com grande área superficial, enquanto que na CGL ocorre partição dos componentes de uma amostra entre uma fase móvel gasosa e uma camada delgada de um líquido não volátil que recobre um suporte sólido inerte.

As principais características dessas técnicas (CGS ou CGL) são as seguintes:

1. A fase móvel é um gás quimicamente inerte.

2. Nas condições cromatográficas escolhidas para a análise só é possível analisar substâncias voláteis (ou derivados voláteis gerados a partir de reações químicas apropriadas).

A função do gás usado como fase móvel é apenas a de transportar por arraste os componentes da amostra através da coluna, sem participar dos processos de interação. Por este motivo é chamado gás de arraste. Exemplos de gases mais utilizados são o Helio (He), Hidrogenio (H2) e o Nitrogênio (N2).

Classificação da cromatografia

A distinção entre os principais métodos cromatográficos pode ser feita em relação às propriedades da fase móvel. Na cromatografia com fase gasosa, a fase móvel é um gás inerte;na cromatografia a fluído supercrítico, a fase móvel é um gás denso que está geralmente acima da temperatura e da pressão crítica; na cromatografia líquida, a fase móvel é um líquido de baixa viscosidade.

No momento  o nosso foco é a cromatografia com fase gasosa e as demais técnicas ficam para uma outra oportunidade.

Cromatografia com fase gasosa

Apesar do grande desenvolvimento de outras técnicas analíticas (cromatografia líquida,técnicas espectroscópicas e outras), a cromatografia gasosa permanece como sendo a ferramenta de separação mais utilizada em química analítica.

Em cromatografia, as amostras são separadas pela distribuição das mesmas entre a fase estacionária e a fase móvel por adsorção, partição ou por combinação dos dois fenômenos.

Quando um sólido adsorvente serve como fase estacionária, a técnica é chamada de

cromatografia gás-sólido (CGS) e quando um liquido é distribuído sobre um sólido inerte ou quando cobre a parede interna de um tubo com uma fina camada, chama-se cromatografia gás-líquido (CGL).

O gás de arraste (N2, H2 ou Hélio),  passa através de um regulador de pressão e penetra no sistema de injeção de amostra, arrastando a amostra para dentro da coluna de separação. Os componentes da amostra são separados durante a passagem pela coluna e, um após o outro, passam pelo detector que, por sua vez, envia um sinal elétrico a um amplificador cuja saida é conectado eletricamente a um registrador. Finalmente, o gás passa através de um medidor de vazão e é, então, liberado para a atmosfera. Quando qualquer substância diferente do gás de arraste passa pelo detector, este envia um sinal elétrico ao registrador, que passa para o papel os sinais recebidos, compondo o cromatograma.

Para uma amostra de 3 componentes (A, B e C), por exemplo, o aspecto do cromatograma ideal seria o seguinte:

Exemplo de Cromatograma para amostra contendo três substâncias.

Quando o detector não responde à passagem do gás de arraste, observa-se uma linha reta, constante, entre cada sinal, conhecida como  Linha de Base. Ao alcançar a substancia A o detector, este é sensibilizado, envia um sinal ao registrador e o registro gráfico esperado é o observado na figura acima. Porém só será possível se todas as moléculas da substância A atingirem o detector de forma simultanea.

Neste caso ocorre o fenômeno da difusão longitudinal no interior da coluna, fazendo com que as moléculas da mesma substância percorram a coluna com velocidades levemente diferentes. Isto faz com que o aspecto real de um cromatograma de uma amostra contendo três substâncias (A, B e C) seja como o que se vê na figura abaixo indicado.

Cromatograma de uma amostra contendo três substâncias.

A cromatografia gasosa permite a realização de análises qualitativas e quantitativas. A análise qualitativa é baseada na velocidade com que cada componente da mistura atravessa a coluna, utilizando-se o parâmetro Tempo de Retenção (Tr). O tempo de retenção de uma substância é o tempo gasto desde o momento em que a amostra é injetada, até o momento em que o maior número de moléculas da substância sai do sistema cromatográfico e é detectado.

O Tr é calculado dividindo a distância (espaço entre o início do cromatograma e o ponto máximo do pico formado) pela velocidade do papel do registrador. O tempo de retenção é característico de uma dada substância, em condições determinadas de análise. Dessa forma, para uma dada coluna, um dado gás de arraste e condições de temperatura e pressão estabelecidas, cada substância tem um tempo de retenção próprio, que permite a sua identificação através da comparação com a análise de padrões, realizada sob as mesmas condições.

A análise quantitativa está relacionada com a área formada sob os picos, pois a intensidade do sinal enviado pelo detector é proporcional à quantidade de substância presente na amostra.

Para se realizar uma análise cromatográfica é necessário que o cromatograma obtido esteja bem "resolvido". Este termo, "resolvido", significa boa separação entre os picos, de tal forma que se possa determinar com precisão, tanto os Tr (s) como as áreas dos mesmos. Na prática, controlandose adequadamente os parâmetros cromatográficos, pode-se obter um registro cromatográfico com picos bem separados e simétricos, isto é, com boa resolução.

Partes principais de um sistema cromatográfico básico

Um sistema cromatográfico básico é formado das seguintes principais partes:

a) Sistema de fornecimento de gás de arraste e gás padrão (gases de calibração);

b) Sistemas de introdução de condicionamento da amostra e seleção de correntes;

c) Forno + Coluna cromatográfica;

d) Detector;

e) Indicador local com Registro, Integração e  Amplificador de sinal de saída.

Diagrama funcional básico de um cromatografo á gás.

O cromatógrafo de processo, com excessão da parte de injeção/seleção de correntes (stream) funciona da mesma forma que um cromatografo de bancada operando da seguinte forma, um determinado volume de amostra é aplicado ao fluxo de gás de transporte através do introdutor.

Cromatografo de processo construido em 1957 e fabricado pela Greenbrier Instrument.

O gás de transporte, que flui à velocidade constante pela coluna de separação e pelo detector, arrasta a amostra até a coluna de separação.
                        
Começa, então, a separação, provocada pelas diferentes velocidades com que os componentes da amostra se deslocam pela coluna (peneira molecular).

Após ultrapassar a coluna, os componentes, já foram separados e na sequencia transportados até o detector, que fornece um sinal proporcional à concentração ou à massa (dependendo do tipo de detector utilizado) de cada componente na amostra.

O sinal de saída do detector é mostrado na forma de picos sequenciais, conhecido como  “cromatograma”. A figura abaixo mostra como se apresenta o registro gráfico de uma análise feita por um cromatógrafo.

Através da interpretação da leitura dos picos do cromatograma é possível conhecer  os seguintes parâmetros: área do pico e tempo de retenção.

A área do pico permite calcular a concentração de cada componente da amostra separado na coluna.

O tempo de retenção é o tempo transcorrido desde a introdução da amostra até o valor máximo da altura do pico. Através desse parâmetro é possível identificar os componentes da amostra.

Gás de arraste ou Fase Móvel

O gás de arraste é o elemento dentro do sistema cromatográfico responsável pelo arraste da amostra através da coluna até o detector.

O gás de arraste para ser aplicado em cromatografia deve ter as seguintes características consideradas essências/básicas neste tipo de analisador do processo:

a) precisa inerte e assim não interagir com a amostra ou com a fase estacionária;

b) ser puro

c) baixo custo;

d) em de acordo com o tipo de detetor que esta sendo utilizado, ou seja por exemplo se esta se desejando medir a concentração de H2 por exemplo o gás de arraste não pode ser H2, mas sim um outro gás por exemplo Helio ou N2..

Os gases mais utilizados como arraste são: hidrogênio, hélio e nitrogênio.

Cilindros de armazenamento e transporte

Os fabricantes/fornecedores de gases aplicados na cromatografia, fazem uso de cilindros de gases e dispositivos para troca continua sem interrupção do fornecimento.

Para controlar a pressão de saída dos cilindros deve ser instalada uma válvula reguladora de pressão de dois estágios para ajustar a pressão do gás de transporte, conforme especificação do fabricante do cromatógrafo.

Instalação Centralizada de Gases_White Martins

A linha de gás de transporte principalmente quando estiver sendo utilizado Helio ou Hidrogeio deve ter comprimento reduzido e quando possível não ter emendas.

Devemos evitar o uso de conexões rosqueadas e quando não houver alternativa este tipo de conexão deve ser evitado e nunca devemos lubrificar a rosca das conexões de modo a evitar qualquer tipo de contaminação no gás que esta sendo utilizado, seja ele de arraste ou calibração.

Toda linha de gás e demais equipamentos associados à fonte de gás de transporte devem ser limpos e secos antes do uso.

Precauções especiais devem ser tomadas na limpeza das linhas quando o cromatógrafo for equipado com detectores de alta sensibilidade.

Sistema de introdução de amostras

Na  cromatografia gasosa, as amostras devem ser introduzidas na coluna instantaneamente e como a eficiência desta decresce com o aumento da quantidade de amostra, o volume injetado deve ser bem pequeno. A válvula de amostragem é operada automaticamente  no caso dos cromatografos online sendo, neste caso, acionada pneumaticamente através de comando previamente programado.

Algumas configurações de válvulas de introdução de amostras são as multivias de pistão tipo slide, ou  de membrana e as rotacionais.

Diagrama de funcionamento da valvula rotativa


1- Captação de amostra no loop (capilar)

2- Equalização (equilíbrio) da pressão no loop

3- Injeção da amostra para a coluna

As válvulas rotativas e gaveta assumem duas posições. Quando são utilizadas para injeção de amostra cada posição assume uma função específica:

Diagrama de funcionamento da valvula a pistão

Diagrama de funcionamento da valvula de membrana

Na foto acima, é possivel identificar as colunas cromatograficas (varias), os detetores, valvulas de seleção de colunas (varias), para aplicações de analise complexas.

• Amostragem

O gás de transporte circula no circuito cromatográfico, enquanto a amostra percorre um circuito (por exemplo: um capilar), cujo volume é predeterminado pelo fabricante.

• Injeção

A amostra contida no capilar é introduzida no fluxo de gás de transporte sendo "empurrada" para a coluna de separação, enquanto o fluxo de amostragem é liberado na atmosfera.

A válvula membrana assume uma terceira posição, a qual é utilizada nos circuitos
cromatográficos em que é necessária a equalização de pressão da amostra com a pressão atmosférica.

As válvulas são utilizadas também para modificar o circuito cromatográfico quando é necessário atender casos particulares de análise, (por exemplo, a análise de componentes em estado de traços em relação a outros componentes da amostra).

.•Forno do analisador

Forno é o compartimento do analisador onde a temperatura é controlada. Os analisadores são construídos com um dois ou mais fornos de acordo com a tecnologia de fabricação adotada por cada cliente.

Forno + coluna capilar

O cromatógrafo com um forno é utilizado quando todos os elementos do circuito cromatográfico (introdutor, coluna, detetor) são mantidos na mesma temperatura. O cromatógrafo com dois fornos é utilizado quando os elementos do circuito cromatográfico são mantidos em temperaturas diferentes.

O controlador de temperatura é inserido no próprio analisador. É composto por um sensor de temperatura, um circuito eletrônico para controle e resistências elétricas, nas quais é dissipado o calor. Dependendo da precisão necessária ao controle de temperatura, o controlador pode ter ação proporcional, ação proporcional mais integral ou ação proporcional mais integral mais

derivativa. A faixa de controle de temperatura varia de fabricante para fabricante. Como exemplos, no cromatógrafo modelo P-3OO da Siemens a temperatura pode ser ajustada entre 6O°C e 25O°C, enquanto que no analisador série 1OOO /S da Carlo Erba a faixa está compreendida entre 4O°C e 23O°C.

A distribuição homogênea de calor é conseguida através de convecção natural ou forçada (introdução de ar comprimido ou ventoinha). A vantagem da distribuição de calor por convecção natural sobre a distribuição de calor por convecção forçada é que a primeira é isenta de possíveis falhas que podem ocorrer no suprimento de ar ou motor da ventoinha.

Quando o forno possui controle de temperatura programada, este deve ter baixa inércia térmica, para que se consiga um rápido aquecimento e resfriamento dos elementos no seu interior.

Coluna cromatográfica

A coluna cromatográfica é responsável pela separação dos componentes da amostra, portanto,o sucesso de uma determinada separação dependerá da escolha apropriada da mesma.

Existem dois tipos de colunas cromatográficas: empacotadas e capilares.

Nas colunas empacotadas, o gás de arraste flui através de um recheio preparado por impregnação de um sólido inerte (SUPORTE) com a fase líquida (FASE ESTACIONÁRIA). Este recheio, preenche todo o tubo da coluna.

  

Foto de Coluna Empacotada

A coluna empacotada pode ser construída com as seguintes características físicas:

• Formato: Coluna Empacotada pode ser  reta ou no formato de bobina (enrolada).

• Diâmetro externo: 1/8", 3/16" e 1/4"
• Comprimento: 7,6cm, 15,2cm, 100cm, 400cm, podendo chegar até a algumas dezenas   de metros.

• Material: cobre, alumínio, aço inox, vidro, teflon

Suporte sólido

Propriedades requeridas

• estrutura porosa (porosidade < 10 μm)

• formas e dimensões uniformes: diâmetros de 60 - 80 mesh (0,25- 0,18mm), 80 -     100 mesh (0,18 - 0,15mm), 100 - 120 mesh (0,15 - 0,13mm)
• resistência mecânica
• neutralidade química

  Substâncias empregadas no suporte (enchimento/recheio da coluna empacotada)

• carvão ativo

• sílica gel
• alumina
• peneiras moleculares: 3A, 4A, 5A, 13X, etc.

Substâncias empregadas na CGL

• Chromosorb: A, G, P, M e T

• Durapak N
• Carbowax 2OH

Chromosorb P - separação de hidrocarbonetos.

Chromosorb W - separação de compostos polares.
Peneira molecular - absorção de água (pré-coluna).
Porapak - separação de compostos polares (água inclusive).

A coluna capilar pode-se apresentar com as seguintes características físicas:

• Forma: enrolada

• Diâmetro interno: 0,1mm a 0,5 mm
• Comprimento: 10m, 25m, 50m, 100m
• Material: vidro, níquel e sílica fundida

Nas capilares, a fase estacionária pode estar depositada diretamente nas paredes do tubo da coluna, sob a forma de um filme fino. Neste caso são chamadas WCOT (Wall Coated Open Tubular).

Coluna Capilar

Quando a fase estacionária é misturada a um suporte sólido finamente dividido (alumina ou sílica), e esta mistura recobre a parede interna do tubo, a coluna é chamada SCOT (Support Coated Open Tubular).

 







Desenho em corte de uma coluna capilar

Já as colunas em que a superfície interna do tubo é tratada quimicamente para criar uma camada de poros, possibilitando a deposição de uma maior quantidade de fase estacionária, são chamadas PLOT (Poros Layer Open Tubular).

Mecanismo de separação

O mecanismo de separação na coluna cromatográfica é determinado pelo tipo de fase
estacionária.

A fase móvel gasosa interfere muito pouco no fenômeno de separação. O mesmo não ocorre quando a fase móvel é líquida, já que esta interfere bastante na separação.

 

Quando a fase estacionária é um suporte sólido (CGS), o mecanismo de separação envolve fenômenos de adsorção. Isto quer dizer que as moléculas da amostra contidas na fase móvel são atraídas para a superfície do suporte. O fenômeno é devido às forças de polarização entre os átomos da superfície do material adsorvente e as moléculas adsorvidas.

Se a fase estacionária for um líquido agregado ao suporte sólido (CGL), o mecanismo de
separação está ligado a fenômenos de partição (divisão). Neste caso, as moléculas da amostra
dissolvem-se na película líquida ficando, então, dividida entre duas fases.

A temperatura da coluna é um dos fatores que afetam o tempo de retenção. As figuras a seguir
exemplificam o resultado de três análises efetuadas com amostras iguais a temperaturas de
coluna diferentes.

Observa-se, pelas figuras anteriores, que, à medida que a temperatura da coluna aumenta, diminui o tempo de retenção e a resolução, comprometendo a interpretação do resultado.

Conclui-se, então, que a temperatura da coluna deve ser fixada num valor que permita a separação dos componentes, fornecendo um resultado com boa resolução e no menor tempo possível.

O controle de temperatura da coluna pode ser isotérmico ou programado.

O controle de temperatura isotérmica refere-se à análise em que a coluna é mantida a temperatura constante. Esse tipo de controle é utilizado para análise de gases e líquidos cujos intervalos entre os pontos de ebulição dos componentes sejam menores que 100°C. O controle de temperatura isotérmica é utilizado nos cromatógrafos de laboratório e processo.

O controle de temperatura programada refere-se à análise em que a coluna é submetida a temperaturas diferentes. Esse processo permite acelerar a separação e melhorar a identificação e a quantificação dos componentes da amostra. A operação com programação de temperatura é utilizada para análise de líquidos, cujos intervalos dos pontos de ebulição estejam compreendidos entre 80 e 400°C. A programaç ão de temperatura pode ser balística,linear e multi-linear.

D e t e t o r e s

O detector é o elemento sensor do sistema cromatográfico, sendo um dispositivo que gera um H2 sinal elétrico proporcional à variação da composição do gás (arraste + amostra) na saída da coluna, sendo
que sómente o gas amostrado é medido, sendo desprezado o gás de arraste (Helio, N2 ou H2).

As principais características que devem ser observadas em um detector são:

Ruído, há sempre um ruído no sistema de detecção, gerado no circuito eletrônico ou ocasionado por problemas técnicos no detector. Qualquer que seja a origem, deve ser minimizado experimentalmente. Define-se como mínima quantidade detectável (MQD) a massa de um componente separado capaz de produzir um sinal duas vezes maior que o sinal do ruído.

Linearidade, é definida pela relação entre a maior quantidade detectável e a mínima quantidade de massa do componente separado dentro da faixa de resposta linear do detector.

Resposta do detetor, pode ser universal ou seletiva. Quando o detector tem resposta universal significa que ele responde a qualquer tipo de substância, menos ao gás de transporte; é o caso do detector por condutividade térmica. Quando o detector tem resposta seletiva significa que ele só responde a determinados tipos de substâncias, por exemplo, a compostos orgânicos.

Existem vários tipos de detector, que podem ser utilizados nos cromatógrafos. Essa diversidade deve-se à grande abrangência de análise por cromatografia, que requer para cada aplicação um tipo mais apropriado de detector. Entre eles destacam-se:

• Detector por condutividade térmica

• Detector por ionização de chama

• Detector por captura de elétron

• Detector fotométrico de chama

Detector de condutividade térmica

O detector de condutividade térmica (TCD) é universal, não-destrutivo, e responde a diferença de condutividade térmica entre o gás de arraste puro e o mesmo misturado com os componentes da amostra.

Detetor Térmico tipo TCD

O TCD é geralmente usado para detectar gases fixos, hidrocarbonetos leves e compostos que tenham baixa resposta ao detector de ionização de chama de hidrogênio.

Seu limite de detecção é na faixa de 10-6 a 10-8 g.

Os dois elementos aquecidos (filamentos ou termistores) instalados no interior de cada câmara estão ligados eletricamente a um circuito em ponte de Wheatstone. O desequilíbrio elétrico do circuito é função da diferença de condutividade térmica do gás que circula pelas câmaras.

Segundo a fórmula aproximada:

Km = condutividade térmica da mistura gasosa, composta pelo gás de transporte e

componente separado

KT = condutividade térmica do gás de transporte

CT = concentração do gás de transporte

KX = condutividade térmica do componente separado

CX = concentração do componente separado

Diagrama eletrico do TCD + circuito amplificador básico

A condutividade térmica da mistura gasosa na saída da coluna é proporcional à concentração e a condutividade térmica dos gases da mistura, composta do gás de transporte com o componente separado.

Se pela câmara de medição circula apenas o gás de transporte, a ponte

permanece equilibrada eletricamente, pois não há diferença de condutividade térmica do gás contido nas duas câmaras. Quando o gás de transporte circula pela câmara de medição acompanhado de um componente separado estabelece-se uma diferença de condutividade térmica entre os gases contidos nas duas câmaras.

Ocorre, então, um desequilíbrio elétrico na ponte, cuja amplitude é proporcional à condutividade térmica e à concentração do componente analisado.

A sensibilidade máxima do detector por condutividade térmica é obtida, utilizando-se um gás de transporte cuja condutividade térmica seja bem diferente da dos componentes separados. Por esse motivo, o hidrogênio e o hélio são freqüentemente empregados.

Detector de ionização por chama de hidrogênio

O detector por ionização de chama está baseado no princípio de que a condutividade elétrica do gás é diretamente proporcional à concentração de partículas eletricamente carregadas existentes nessa concentração.

Devido a sua alta sensibilidade, grande estabilidade, simplicidade de operação, pequeno volume morto e excepcional faixa linear, o detector de ionização por chama de hidrogênio (DIC)tornou-se um dos mais populares detectores cromatográficos.

Detetor por ionização de chama (FID)

Este detector não tem resposta de significativa para gases fixos (He, H2, N , etc...), compostos contendo um só átomo de carbono (CO, CO2, CS2, ácido fórmico, etc..~} e para água.

A quantidade mínima detectável corresponde a 10-13 g carbono/ seg.

A resposta do DIC resulta da combustão dos compostos orgânicos em uma pequena chama de hidrogênio-ar.

O detector por ionização de chama está baseado no princípio de que a condutividade elétrica do gás é diretamente proporcional à concentração de partículas eletricamente carregadas existentes nessa concentração.

O circuito de medição é constituído de um detector por ionização de chama, uma fonte de tensão e um circuito de amplificação. O detector possui, em seu interior, um queimador, o qual queima o gás de saída da coluna em uma chama de hidrogênio e ar. A ponta do queimador constitui um eletrodo (cátodo), enquanto um outro eletrodo (ânodo) é colocado na periferia da chama.

Entre os dois eletrodos estabelece-se um campo elétrico cujo potencial é fornecido pela fonte. Os íons formados na combustão são atraídos pelos eletrodos, estabelecendo uma corrente diretamente proporcional à quantidade de átomos de carbono no gás de saída da coluna.

O detector necessita de um suprimento permanente de ar e hidrogênio para assegurar a constância da chama. A combustão é iniciada através de um filamento aquecido por corrente elétrica.

Quando da coluna provém somente o gás de transporte, ocorre apenas a combustão

entre o ar e o hidrogênio. Nesse caso, a condutividade elétrica do gás que se queima entre os eletrodos é baixa, uma vez que a quantidade de íons formados é muito pequena.

Estabelece-se pelo circuito uma corrente constante, denominada corrente de

fundo, que é cancelada eletronicamente pelo amplificador. Quando o gás de transporte sai da coluna com um componente separado (hidrocarboneto), esse último queima-se, provocando um aumento de íons na mesma proporção que a concentração do
componente separado.

Então, a condutividade elétrica do gás que se queima entre os eletrodos cresce, aumentando a corrente no circuito.

Detetor Fotométrico de Chama

Assim como o detetor por ionização de chama, o detector fotométrico de chama – ou FPD (Flame Photometric Detector) – possui uma câmara de combustão onde a amostra é queimada em uma chama de hidrogênio. 

A combustão de moléculas de enxofre ou fósforo em altas temperaturas provoca a emissão de luz  ultravioleta em diferentes comprimentos de onda (394 nm para o enxofre e 526 nm para o fósforo).

Através da montagem de um filtro de interferência e um tubo eletrônico fotomultiplicador em arranjo adequado, é possível estabelecer a seletividade do detector a um destes elementos.

O FPD tem como caracteristica uma resposta não linear (aproximadamente quadrática), sendo necessário lque seja linearizado eletronicamente o sinal gerado pelo detetor em função da concentração do valor medido.

Comentários Gerais: Esperamos com esta postagem ter contribuido com a divulgação das tecnicas relacionadas com a cromatografia de processo.

(Nereu Guimarães (ng1949@uol.com.br)