主题:【第十二届原创】毛细管色谱柱柱前压与柱流量换算工具的微信小程序开发

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许之秦
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摘要:本文分为三部分,第一部分介绍气相色谱仪器的流量/压力控制现状;第二部分介绍毛细管色谱柱压力和流量换算的原理;第三部分介绍小程序的开发思路。

1 概述

在气相色谱分析过程中,我们需要各种各样的气体供应用以保证仪器的正常运行,例如需要载气以一定的流速将气体样品或经气化后的样品带入色谱柱进行分离,需要空气(助燃气)、氢气(燃气)来保证氢火焰离子化检测器的燃烧,并需要氮气(尾吹气)稀释火焰调节灵敏度。一般而言,气相色谱仪器内部涉及到气体控制的描述,都是以流量的数值和描述来表示;涉及到压力的描述,常见的就是柱头压(又称之为柱前压)。柱头压指的是气相色谱进样口处的压力,在色谱柱(以毛细柱为例,包括色谱柱长度、内径和膜厚)、载气类型和温度条件固定的情况下,一定的柱头压对应的色谱柱的流量值是固定的
对于目前市面上常见的气相色谱仪,其进样口的流量/压力控制采用的控制装置一般分为两类:即手动调节流量/压力的机械阀控制系统和可以自动调节流量/压力的电子流量控制系统(如带EPC装置的气相色谱)。
对于使用自动调节流量/压力的电子流量控制系统(EPC)的仪器,如安捷伦的7890B等,可以直接在工作站软件上进行色谱柱流量、分流流量等的设定,操作起来简单、快捷和方便。
对于使用手动调节流量/压力的机械阀控制系统的仪器,可以通过调节柱前压来调整通过色谱柱的流量(并可以使用皂膜流量计在色谱柱出口测量实际流量)。但是当使用毛细管柱分析时候,一方面需要通过调整柱前压来控制通过毛细管柱的流量来改善分离条件,另一方面需要调整分流来控制分流比;在这两个过程的操作中,常常要根据国家标准设定毛细管色谱柱的柱流量值,由于机械阀仪器显示的是柱前压,毛细管色谱柱使用皂膜流量计测量实际流量非常不方便(还涉及到柱箱温度的问题),因此方便快捷的将柱前压换算成柱流量是一个较为迫切的需求。
目前市面一些厂家推出了进行毛细管色谱柱柱前压和主流量换算的小工具,只需要选择分析使用的载气类型出口压力以及柱温箱的温度柱前压毛细管色谱柱的长度、内径和膜厚,即可计算出毛细管色谱柱的出口流量等,见下图:

但是上述小工具需要在电脑上进行安装,一些气相色谱仪器连接的电脑是不允许安装其他软件的,因此如果有一款在线的工具可以直接在手机上操作则非常方便。目前,微信平台的小程序非常流行,使用率较高,因此本文简单的进行了毛细管色谱柱柱前压与柱流量换算工具的微信小程序开发。

声明:本文涉及的小程序未上线推出,未来一段时间也不寻求上线推出;本文介绍开发思路。
2 毛细管色谱柱的压力流量换算公式

目前各个厂家的电子流量控制装置进行压力和流量换算,主要依据的是泊肃叶方程(Poiseuille’sEquation)和理想气态方程(PV=nRT)共同推导出来的压力流量计算公式(参考文献:蓝云峰,陈正夫.气相色谱的电子压力控制技术.上海环境科学,1997(11):40-41),见下图:


综上,涉及到计算的主要项目包括七个参数:载气类型项(m/d),出口压力项、毛细管柱的长度、内径和膜厚,柱温箱温度和柱前压。
3 微信小程序的开发
3.1 最终界面展示

打开之后进入主界面,点击《进入色谱计算器》按钮可以进入计算界面

3.2 小程序开发界面
小程序开发界面主要包括下图红色方框内的四个文件,用来进行代码编辑、页面配置,页面布局和页面的样式(如字体、颜色等)的编辑。

3.3 小程序的开发和代码
3.3.1 界面内的控件和作用

最后显现出来的前端页面包括的内容和主要作用如下:

3.3.2 界面控件代码示例
两个radio-group(单项选择器)和五个slider(滑动选择器)通过选择或者滑动获取设置的数值,然后点击<计算色谱柱流量>按钮输出结果。以slider控件(用于色谱柱长度的选择)为例,点击或者选择后,发生以下计算过程,代码为:

编辑完以上各个控件(两个radio-group(单项选择器)和五个slider(滑动选择器))的代码之后,再编辑点击<计算色谱柱流量>按钮的相关代码,代码内容就是上述压力流量计算公式。最终的录屏结果参见视频。
4 结语
通过微信小程序的开发,可以实现在在手机上方便快捷的进行毛细管柱柱前压力和流量的换算。目前只设计了柱前压→柱流量的功能,还可以增加线速度、柱流量→柱前压的功能,最终使毛细管色谱柱柱前压与柱流量换算更加完善。
该帖子作者被版主 zyl336789810积分, 2经验,加分理由:原创有奖
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HarryHuang
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这个工具挺好的,现在气相软件输入流速都会自动换算压力。
Agilent泵驱EPC
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许之秦
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原文由 HarryHuang(v2702202) 发表:
这个工具挺好的,现在气相软件输入流速都会自动换算压力。
使用EPC的仪器都有这个功能,主要还是大量的使用机械阀的仪器,很多时候换算不方便
zyl3367898
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原文由 zyl3367898(zyl3367898) 发表:
这个工具在哪能下载?
这个工具没有上传到网上……只是编写出来进行验证和测试
许之秦
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原文由 小不董(doxw0323) 发表:
这个小程序是楼主编写的?
是的是的,一时兴起。。。。
小不董
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原文由 许之秦(xianshijiyi) 发表:
是的是的,一时兴起。。。。
不错,赞,能编辑微信小程序
zgjgjg
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楼主,我想询问下你帖子中的粘度系数经验公式出处是来自哪里,想进一步学习了解下。
myoldid
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载气粘滞系数中的m d是有现成的值么?