p> a "data-remove =" false "data-toggle =" transplant "data-direction =" from "data-transplant =" self ">

Газова хроматография [Методи за наблюдение на въздуха на немски език, 1976]

Резюме

Публикувано в поредицата Аналитични методи за изпитване на опасни вещества: анализ на въздуха, 1-ва доставка, издание 1976 г.

7 газова хроматография (GC)

7.1 Област на приложение на газовата хроматография

GC е много полезен метод за определяне за анализи в биологичен материал и за анализи на клинична химия, както и за анализ на въздуха.Ако присъстват смеси от вещества, в много случаи това е единственият начин за разделяне и количествено определяне на компонентите.

Използването предполага общо познаване на тази процедура. В това отношение се прави позоваване на уводната и съответната литература [1-8]. При определянето на газова хроматография пробата се дозира в носещ газов поток, който я транспортира в газообразна форма до следващата сепарационна колона. Тук компонентите са разделени, така че да напуснат колоната след възпроизводими времена (времена на задържане). Детекторът в края на колоната изпраща сигнал към записващо устройство или интегратор. Качествената информация е резултат от времената на задържане, а количествената информация от силата на сигнала.

Често измервателният компонент трябва да бъде обогатен преди определянето. За тази цел се използва сорбция в течност (разтваряне) или върху твърда фаза. Ако чувствителността на дисплея все още е недостатъчна, използването на специален детектор може да доведе до целта. Често използван трик е химичното превръщане на компонента на пробата в по-летливо или по-стабилно производно (например естерификация на киселини). Такива съображения са показани под формата на блок-схема на фиг. 7-1.

Блок-схема за определяне на основната приложимост на GC за определяне на измервателния компонент i.

7.2 Газов хроматографски апарат

Пневматична част (регулиране на налягането и потока на носителя, горивото и спомагателните газове),

7.2.1 Примерна входна част

Пробата може да присъства в събирателна тръба в газообразна форма или да се разтвори в течност или да се адсорбира или кондензира върху твърда фаза. За измерване на компонента, който трябва да се измери, пробата трябва да бъде подготвена в зависимост от вида на количествената оценка и добре дефинирана част от приготвената проба трябва да бъде подадена към газовия хроматограф.

Газообразните проби (при нормално налягане) се въвеждат или с помощта на входната част на газова проба, или с газонепроницаеми инжекционни спринцовки. Входната част на пробата за газ работи целесъобразно съгласно принципа на измерване на налягането в областта на отрицателното налягане, т.е. H. между приблизително 10 и 700 Torr (фиг. 7–2).

Обемното дозиране е възможно и с помощта на сменяеми дозиращи бримки, Б. се пълни с пробата от бариерна течност. Чрез разклащане с подходяща течност, измервателният компонент, съдържащ се в тръба за събиране на газ, може да бъде разтворен и газът да бъде хроматографиран като течна проба.

Течните проби се въвеждат с инжекционни спринцовки с микролитър. Инжекционният блок е снабден с гумена мембрана за тази цел, нагревател гарантира, че пробата се изпарява бързо. В този момент газообразни проби могат да се въвеждат и с газонепроницаеми спринцовки за инжектиране.

Адсорбатите или кондензатите на твърди фази могат да бъдат вкарани в потока на носещия газ чрез нагряване. Прехвърлянето на измервателния компонент в сепарационната колона трябва да стане за толкова кратко време, че да няма разширяване на пика в сравнение с нормално инжектиране. Мъртвият обем между адсорбента и входа на сепарационната колона трябва да бъде възможно най-малък и по пътя към колоната не трябва да има кондензация, абсорбция или промяна в пробата. Специалните условия трябва да бъдат адаптирани към съответния проблем.

Компоненти, свързани с твърди адсорбенти, също могат да бъдат извлечени и разтворът да се инжектира в газовия хроматограф.

7.2.2 Носещи газове, горива и спомагателни газове

Носещият газ за устройства с детектори за топлопроводимост (TCD) е предимно хелий, който се доставя с чистота над 99,98%. За да се отстранят примесите и влагата, тръбата, пълна с молекулярно сито, винаги трябва да бъде разположена в захранващата линия непосредствено пред устройството. Молекулното сито се регенерира според изискванията, но поне на всеки 3 до 6 месеца работа, като се изпече при приблизително 350 ° C във вакуум.

Устройствата с пламъчно-йонизационни детектори (FID) обикновено се експлоатират с азот (чистота най-малко 99,9%) като газ-носител. Тук горимите замърсители имат особено разрушаващ ефект. Чувствителността на дисплея е значително намалена, базовата линия е далеч извън нормалната настройка на нулева точка. Същото се отнася и за водорода, който се използва като горивен газ. Обърнете специално внимание на липсата на метан. Като втори горивен газ може да се използва чист кислород, синтетичен въздух или обикновен въздух, при условие че той е бил почистен с помощта на специални филтри (например филтри на Шумахер), активен въглен и молекулярни сита.

Електронният детектор за улавяне (ECD) се управлява със смеси от хелий, азот или аргон-метан, в зависимост от неговия дизайн. Тези газове не трябва да съдържат примеси с по-голям електронен афинитет като Б. съдържат халогенни съединения.

Медните тръби или тефлоновите маркучи се използват като устойчив на налягане материал за подаване на газове, маркучите под налягане, съдържащи каучук, са неподходящи. Съединителите в линията са най-добре споявани. Винтовите връзки трябва да се проверяват редовно за течове, като се изчеткват със сапунен разтвор или с детектор за течове.

7.2.3 Разделителни колони

Задачата на сепарационната колона е да отдели сместа от газообразни вещества на отделните й компоненти. Според тяхната структура първо се прави разлика между напълнени колони и капилярни колони.

(Метил и фенил) силикони (SE-52, SE-30, OV-1, OV-17 и много други видове)

Бензен, толуен, СНС13, ацетон

различни висококипящи съединения

Полярни силикони (нитрил, винил, флуоросиликони и др.)

обща сума u. без. KW., аромат. Халоген HC., Естер, етер

Алкани, алкени, аромат KW. (до C8)

Динонил (дидецил -) -О- фталат

Resoflex, Desmophene, Reo plex и други полиестери

Полиалкилен гликоли (Ucon, Carbowax и много други видове)

Алкохоли, алдехиди и други полярни вещества, амини (носители с КОН)

силно кипене. полюс. Вещества, амини (носител с КОН)

Адсорбенти, напр. Б. активен въглен, силикагел, молекулярни сита, чийто сепариращ ефект се основава на процесите на адсорбция и десорбция върху твърдата повърхност.

До голяма степен неактивни носители, импрегнирани с нелетлива течност (стационарна фаза). За това се използва предимно обработена диатомитна пръст, която се предлага под различни търговски наименования (напр. Chromosorb, Celite, Diatoport, Gas - Chrom, Anakrom и др.), Понякога и тухлено брашно, стъклен прах или тефлонов прах. Ефектът на разделяне в тази група се основава на специфични процеси на разпределение между газовата фаза и стационарната фаза.

Някои високополимерни вещества, съставени от стирен, дивинилбензен и подобни мономери и се продават под различни имена (напр. Porapak, Levapol, Chromosorb 102 и др.). Полимерите обикновено не са заредени със стационарни фази.

Капилярните колони са тръби с чиста ширина от около 0,2 до 0,5 mm и дължини до около 100 m, чиято вътрешна стена е покрита с филм от неподвижна фаза (тънкослойни капилярни колони) или с носещ материал, който е покрит с зарежда се стационарна фаза (тънкослойни капилярни колони).

Типът на неподвижната фаза (разделителна течност) има най-голямо влияние върху ефективността на разделителната колона. Малък избор от често използвани разделителни течности с подробности за подходящи разтворители за препарата, тяхната област на приложение и максималните работни температури е съставен в табл. 7–1.

Количеството на стационарната фаза на опора за kieselguhr обикновено е между 2 и 20%. Има горна граница на поглъщащата способност за всеки тип носител. Това е определено от производителя и варира от приблизително 0,1% (стъклен прах) до приблизително 30% (kieselguhr).

Температурата на разделящата колона трябва да бъде около 30 до 40 ° C под средната точка на кипене на сместа от вещества. За анализ на смеси от разтворителни пари, напр. Доказали са се температури на Б. от 90 до 100 ° C и скорости на потока от 50 до 70 ml/min. Времената на задържане на компонентите на разтворителя на два типа колони, които често се използват на практика, са дадени в Таблица 7–2.

Точка на кипене в ° C при 1013 mbar

Брутно време на задържане в минути

1, 1, 1 - трихлоротрифлуороетан

Оцетна киселина-iПропилов естер

Оцетна киселина-нПропилов естер

Оцетна киселина-i-Бутилов естер

Оцетна киселина-н-Бутилов естер

Разделящите течности се разделят на полярни и неполярни по отношение на ефекта им. Неполярните фази разделят компонентите според техните точки на кипене, почти независими от тяхната химическа природа. Примери: силикони, мазнина Apiezon, парафинови масла, сквален. Полярните фази разделят компонентите в зависимост от техните функционални групи, повече или по-малко независимо от точките на кипене. Примери: полиестери, полиамиди, полигликоли, нитрили, емулгатори. Преходът от неполярен към полюсен е плавен. Степента на полярност на отделяща течност може напр. Б. може да се характеризира с така наречените константи на Rohrschneider. В тази връзка се прави позоваване на литературата [1, 9, 10] .

Тогава проблемът с разделянето може да се счита за решен оптимално, ако пиковете на въпросните компоненти са напълно отделени един от друг с възможно най-кратко време на задържане. Ако разреденият разтвор на измерващия компонент присъства в абсорбираща течност, трябва да се провери дали той съдържа примес, чието време на задържане съответства на времето на измерващия компонент.

Времето на задържане на измерващия компонент трябва да бъде по-кратко от това на абсорбиращата течност, тъй като е трудно да се открият малки пикове на падащия ръб на голям.

Ако трябва да се изследват термично лабилни или агресивни вещества, материалът на тръбата, от който е направена разделителната колона, също може да бъде важен. Най-малко активно е стъклото.

За да направите опакована колона за разделяне:

Най-простият метод за приготвяне на опаковъчен материал за колона е както следва: претегленото количество отделяща течност (например 5 g) се разтваря в летлив инертен разтворител, напр. Б. метиленхлорид, ацетон, бензен, хексан и разбъркайте този разтвор с претегленото количество вид кизелгур (z. Б. 40 до 50 g). Трябва да има толкова много разтворител, че масата да бъде навлажнена напълно и равномерно. След това разтворителят се изпарява при непрекъснато разбъркване, докато материалът изглежда напълно сух и свободно течащ. (Разтворителят може да се отстрани и в ротационен изпарител.) След това пълнещият материал се пресява през две сита с подходящ размер на окото, като се изхвърля прахообразното износване и се слепват по-големи конгломерати. След това материалът е готов за пълнене. По този начин материалът за пълнене отговаря на повечето практически изисквания. По-сложни процеси са описани в литературата за по-високи изисквания [1, 2] .

Колоната се запълва най-добре след огъване на тръбата. Обемът на пълнене първо се изчислява от чистата ширина и дължината на тръбата. Съответното количество пълнежен материал се измерва в измервателен цилиндър, плътността на опаковане трябва да бъде приблизително същата като в колоната, която трябва да се запълни. Това ви дава приблизителната сума, която трябва да се побере в колоната и по този начин може да избегнете оставането на части от колоната празни. Единият край на тръбата е затворен с малка, хлабава запушалка от стъклена или кварцова вълна и няколко см 3 от пълнежния материал се просмукват през подходяща фуния, докато внимателно потупвате. След това затвореният край на тръбата се свързва с вакуум с ниска всмукателна мощност и пълнещият материал се оставя да тече в тръбата с постоянно потупване (или с помощта на вибратор). Когато пълненето приключи, другият край на колоната също се затваря с тапа от стъклена вата.

Преди употреба трябва да се изпече прясно напълнена колона. Ако няма специално устройство за тази цел, нагряването се извършва в газовия хроматограф, при което краят на колоната все още не е свързан към входа на детектора. При протичане на носещия газ температурата на колоната бавно се повишава до максимално допустимата стойност и се оставя да се охлади, без да се изключва носещият газ. След това колоната е готова за употреба и изходът й може да се завинти към входа на детектора. Напълнените колони трябва да бъдат добре затворени, когато се съхраняват извън устройството; същото се отнася и за пълнежния материал. Ефективността на разделяне на колона намалява с времето при използване. Това става забележимо чрез разширяване на пиковете и намаляване на времето на задържане. За контрол на качеството трябва да имате под ръка подходяща тестова смес, която се инжектира на равни интервали и чиято хроматограма се сравнява с предишните.

7.2.4 Детектори

В допълнение към някои много чувствителни и силно специфични детектори, се използват главно детекторът на йонизация на пламъка (FID), но също така и детекторът за топлопроводимост (TLD) и все по-често детекторът за улавяне на електрони (ECD). Обобщение на най-важните параметри на тези три типа детектори е дадено в табл. 7–3.