Gaschromatographie Методи за следење на воздухот на германски јазик, 1976 година - Главни референтни дела - Вајли
Гасна хроматографија [Методи за следење на воздухот на германски јазик, 1976]
Апстракт
Објавено во серијата Аналитички методи за испитување на опасни материи: анализа на воздухот, 1-та испорака, издание 1976 година
7 гасна хроматографија (GC)
7.1 Област на примена на гасна хроматографија
ГК е многу корисен метод за одредување за анализи во биолошки материјал и за анализи на клиничка хемија, како и за анализа на воздухот.Ако се присутни мешавини на супстанции, во многу случаи тоа е единствениот начин да се одделат и квантифицираат компонентите.
Употребата претпоставува општо познавање на оваа постапка. Во врска со ова, се упатува на воведната и релевантна литература [1-8]. При определување на гасна хроматографија, примерокот се мери во носач на гас, што го транспортира во гасовита форма до следната колона за одвојување. Компонентите се одделени тука, така што тие ја напуштаат колоната по повторливи времиња (задржувања). Детекторот на крајот од колоната испраќа сигнал до рекордер или интегратор. Квалитативните информации произлегуваат од времето на задржување и квантитативните информации од јачината на сигналот.
Често мерната компонента треба да се збогати пред одредувањето. За таа цел, сорпцијата се користи во течност (растворање) или во цврста фаза. Ако чувствителноста на екранот е сè уште недоволна, употребата на специјален детектор може да доведе до целта. Често користен трик е хемиска конверзија на компонентата на примерокот во понестабилен или постабилен дериват (на пр. Естерификација на киселини). Ваквите размислувања се прикажани во форма на графикон на проток на слика 7-1.
Графикон на проток за да се утврди основната применливост на GC за одредување на мерната компонента i.
7.2 Гасен хроматографски апарат
Пневматски дел (регулација на притисок и проток на носачот, гориво и помошни гасови),
7.2.1 Примерок дел од влезот
Примерокот може да биде присутен во цевка за собирање во гасовита форма или растворен во течност или апсорбиран или кондензиран на цврста фаза. За да се измери компонентата што треба да се измери, примерокот мора да се подготви, во зависност од видот на квантитативната проценка, и добро дефиниран дел од подготвениот примерок мора да се напојува со гас-хроматограф.
Гасни примероци (под нормален притисок) се воведуваат или со помош на дел од влезот на примерок од гас или со шприцеви за вбризгување тесни за гас. Делот за влез на примерокот на гас целисходно работи според принципот на мерење на притисок во областа на негативниот притисок, т.е. Х. помеѓу приближно 10 и 700 Torr (Слика 7–2).
Исто така е можно да се дозира по волумен со помош на јамки за дозирање што можат да се разменуваат. Б. се полни со примерокот со бариера-течност. Со тресење со соодветна течност, мерната компонента содржана во цевка за собирање гас може да се раствори и да се хромографира гас како течен примерок.
Течните примероци се воведуваат со шприцеви за инјектирање микролитри. Инјекцискиот блок е обезбеден со гумена мембрана за оваа намена, грејачот осигурува дека примерокот брзо испарува. Во овој момент, гасовити примероци може да се внесат и со шприцеви за вбризгување тесни за гас.
Адсорбатите или кондензатот на цврсти фази може да се внесат во протокот на носач на гас со загревање. Трансферот на мерната компонента во колоната за одвојување мора да се изврши за толку кратко време што нема проширување на врвот во споредба со нормалното вбризгување. Мртвиот волумен помеѓу адсорбентот и влезот во колоната за одвојување мора да биде што е можно помал и да нема кондензација, апсорпција или промена во примерокот на патот до колоната. Посебните услови мора да бидат прилагодени на соодветниот проблем.
Компонентите врзани за цврсти адсорбенти исто така можат да се извлечат и растворот да се инјектира во гасниот хроматограф.
7.2.2 Носни гасови, гориво и помошни гасови
Носачкиот гас за уреди со детектори за топлинска спроводливост (TCD) е претежно хелиум, кој се снабдува со чистота од над 99,98%. За да се отстрани контаминацијата и влагата, цевка исполнета со молекуларно сито секогаш треба да се наоѓа во линијата за напојување непосредно пред уредот. Молекуларното сито се обновува како што се бара, но барем на секои 3 до 6 месеци работа со печење на приближно 350 ° C во вакуум.
Со уредите со детектори на јонизација на пламен (FID) обично се работи со азот (чистота најмалку 99,9%) како носач на гас. Тука, запарливите загадувачи имаат особено нарушувачки ефект. Сензитивноста на дисплејот е значително намалена, основната линија е далеку надвор од нормалното поставување на нулта точка. Истото важи и за водородот, кој се користи како гориво гас. Обрнете особено внимание на отсуството на метан. Чист кислород, синтетички воздух или обичен воздух може да се користат како втор гас за гориво, под услов да се исчисти со помош на специјални филтри (на пр., Филмови на Шумахер), активен јаглен и молекуларни сита.
Детекторот за зафаќање на електрони (ECD) работи со мешавини на хелиум, азот или аргон-метан, во зависност од неговиот дизајн. Овие гасови не смеат да содржат никакви нечистотии со поголем афинитет на електрони, како на пр B. содржат халогени соединенија.
Бакарни цевки или тефлонски црева се користат како материјал отпорен на притисок за снабдување со гасови, црева под притисок што содржат гума се несоодветни. Конекторите во линијата најдобро се споени заедно. Врските на завртките мора редовно да се проверуваат дали има протекување со четкање со раствор на сапун или детектор за истекување.
7.2.3 Колони за одделување
Задачата на колоната за одвојување е да ја оддели мешавината на гасовити супстанции во нејзините одделни компоненти. Според нивната структура, прво се прави разлика помеѓу спакувани колони и капиларни колони.
(Метил и фенил) силикони (SE-52, SE-30, OV-1, OV-17 и многу други видови)
Бензен, толуен, CHCl3, ацетон
разни соединенија со високо вриење
Поларни силикони (нитрил, винил, флуоросиликони, итн.)
вкупно и не. KW., арома. Халоген HC., Естер, етер
Алкани, алкени, арома. KW. (до C8)
Динонил (дидецил -) -О- фталат
Resoflex, Desmophene, Reo plex и други полиестери
Полиалкилен гликоли (Ucon, Carbowax и многу други видови)
Алкохоли, алдехиди и други поларни материи, амини (носители на KOH)
високо врие. столб. Супстанции, амини (носач со KOH)
Адсорбенти, на пр. Активиран јаглерод, силика гел, молекуларни сита, чиј ефект на одвојување се базира на процеси на адсорпција и десорпција на цврстата површина.
Во голема мерка неактивни носачи импрегнирани со непостојана течност (стационарна фаза). За ова се користи претежно третирана дијатомејска земја, која се нуди под разни трговски имиња (на пр. Хромосорб, Селит, Дијатопорт, Гас - Хром, Анакром, итн.), Повремено, исто така, брашно од тули, стаклен прав или тефлон во прав. Ефектот на раздвојување во оваа група се базира на специфични процеси на дистрибуција помеѓу фазата на гас и стационарната фаза.
Одредени високо-полимерни супстанции составени од стирен, дивинилбензен и слични мономери и продадени под различни имиња (на пр. Порапак, Левапол, Хромосорб 102 итн.). Полимерите вообичаено не се оптеретени со стационарни фази.
Капиларните колони се цевки со јасна ширина од приближно 0,2 до 0,5 мм и должини до приближно 100 м, чиј внатрешен wallид е покриен со филм од стационарна фаза (тенки филмски капиларни столбови) или со носачки материјал кој е обложен со се става стационарна фаза (тенки слоеви капиларни колони).
Видот на стационарна фаза (течност за одвојување) има најголемо влијание врз ефективноста на колоната за одвојување. Мал избор на често користени течности за одвојување со детали за соодветни растворувачи за подготовка, нивната област на примена и максималните работни температури е составен во Таб. 7–1.
Количината на стационарна фаза на подршката од кизелгур е обично помеѓу 2 и 20%. Постои горна граница на апсорпциониот капацитет за секој вид превозник. Ова е специфицирано од производителот и се движи од приближно 0,1% (стаклен прав) до приближно 30% (кизелгур).
Температурата на одделената колона треба да биде околу 30 до 40 ° C под просечната точка на вриење на мешавината на супстанции. За анализа на мешавини на пареа на растворувачи на пр. Б. Температурите од 90 до 100 ° C и брзината на проток на гас од 50 до 70 ml/min се докажани. Времето на задржување на компонентите на растворувачите на два вида колони кои често се користат во пракса се дадени во Таб. 7–2.
Точка на вриење во ° C на 1013 mbar
Бруто време на задржување во минути
1, 1, 1 - трихлоротрифлуороетан
Оцетна киселина-јасПропил естер
Оцетна киселина-нПропил естер
Оцетна киселина-јас-Бутил естер
Оцетна киселина-н-Бутил естер
Течностите за одвојување се поделени на поларни и неполарни во однос на нивниот ефект. Не-поларните фази ги одделуваат компонентите според нивните точки на вриење, скоро независни од нивната хемиска природа. Примери: Силикони, масти од Апиезон, парафински масла, сквален. Поларните фази ги одделуваат компонентите во зависност од нивните функционални групи, повеќе или помалку независно од точките на вриење. Примери: полиестери, полиамиди, полигликоли, нитрили, емулгатори. Преминот од неполарен во поларен е течен. Степенот на поларитет на течноста за одвојување може на пр. B. може да се карактеризира со таканаречените Rohrschneider константи. Во врска со ова, се упатува на литературата [1, 9, 10] .
Проблемот со одвојување може да се смета дека е оптимално решен кога врвовите на предметните компоненти се целосно одделени едни од други со најкратки можни времиња на задржување. Ако разредениот раствор на мерна компонента е присутен во апсорпциона течност, мора да се провери дали тоа содржи нечистотија чие време на задржување одговара на времето на мерната компонента.
Времето на задржување на мерната компонента треба да биде пократко од оној на апсорпционата течност, бидејќи малите врвови на паѓачкото крило на големиот тешко се откриваат.
Ако има термички лабилни или агресивни супстанции што треба да се испитаат, материјалот на цевката од кој е направена колоната за одвојување исто така може да биде важен. Стаклото е најмалку активно.
Да се направи спакувана колона за одвојување:
Наједноставниот метод за подготовка на материјал за пакување колони е како што следува: измерена количина на течност за одвојување (на пример, 5 g) се раствора во испарлив инертен растворувач, на пр. Метилен хлорид, ацетон, бензен, хексан и промешајте го овој раствор со измерена количина на еден вид кизелгур (z. B. 40 до 50 g). Мора да има толку многу растворувач што масата е целосно и рамномерно навлажнета. Тогаш растворувачот се испарува со постојано внимателно мешање сè додека материјалот не се појави целосно сув и тече слободно. (Растворувачот може да се отстрани и во ротационен испарувач.) Материјалот за полнење потоа се просејува низ две сита со соодветна големина на решетката, отфрлајќи ја абразијата слична на прашина и испечени поголеми конгломерати. Потоа материјалот е подготвен за полнење. Вака произведениот материјал за полнење ги задоволува повеќето практични барања. Покомплексни процеси се опишани во литературата за поголеми побарувања [1, 2] .
Колоната најдобро се полни по свиткување на цевката. Волуменот на полнењето прво се пресметува од чистата ширина и должината на цевката. Соодветната количина на материјал за полнење се мери во мерен цилиндар, густината на пакувањето треба да биде приближно голема како во колоната што треба да се пополни. Ова ви дава приближна количина што мора да се смести во колоната и со тоа може да се избегне останување празни делови од колоната. Едниот крај на цевката е затворен со мал, лабав приклучок од стакло или кварцна волна и неколку см 3 од материјалот за полнење се провлекува низ соодветна инка додека нежно се чука. Затворениот крај на цевката потоа се поврзува со вакуум со мала моќност на вшмукување и на материјалот за полнење му се дозволува да тече во цевката со постојано тропање (или со помош на вибратор). Кога полнењето е завршено, и другиот крај на колоната е затворен со приклучок за стаклена волна.
Свежо исполнета колона мора да се испече пред употреба. Доколку не е достапен посебен уред за оваа намена, греењето се врши во гасниот хроматограф, при што крајот на колоната сè уште не е поврзан со влезот на детекторот. Со проток на носачот гас, температурата на колоната полека се зголемува до максимално дозволената вредност и се остава да се излади без да се исклучи носачот на гас. Потоа колоната е подготвена за употреба и нејзиниот излез може да се навртува на влезот на детекторот. Пополнетите колони мора да бидат добро затворени кога се чуваат надвор од уредот; истото важи и за материјалот за полнење. Ефикасноста на одвојување на колоната се намалува со текот на времето со употреба. Ова станува забележливо преку проширување на врвовите и преку намалување на времето на задржување. За контрола на квалитетот треба да имате пригодна тест мешавина, која се инјектира во редовни интервали и чиј хроматограм се споредува со претходните.
7.2.4 Детектори
Покрај некои многу чувствителни и високо специфични детектори, се користат главно детектор за јонизација на пламен (FID), но исто така и детектор за топлинска спроводливост (TLD) и сè повеќе детектор за зафаќање на електрони (ECD). Краток преглед на најважните параметри на овие три типа детектори е даден во Табела 7–3.