Всем привет, мы начинаем серию статей про ввод, испарение, разделение и детектирование в газовой хроматографии и сегодня мы поговорим про ввод пробы.
Газовый хроматограф — это аналитический прибор, который используется для разделения сложных смесей летучих соединений на отдельные компоненты с целью их дальнейшего качественного и количественного определения.
Хроматографический процесс можно разделить на семь основных этапов:
· Отбор пробы и ввод в прибор.
· Испарение пробы (в испарителе).
· Разделение компонентов в колонке.
· Детектирование выходящих компонентов.
· Регистрация сигнала и получение хроматограммы.
· Анализ и интерпретация данных.
· Подготовка к следующему анализу (для режимов с программированием температуры).
Остановимся подробнее на каждой из этих стадий.
1. Отбор пробы и ввод в прибор
Большинство образцов, исследуемых методом газовой хроматографии, нельзя ввести в систему напрямую. Для проб в газообразном, жидком или твердом состоянии почти всегда необходима предварительная подготовка. Данная процедура требуется для получения репрезентативной, воспроизводимой и однородной пробы, пригодной для ввода в колонку.
Методы пробоподготовки будут детально рассмотрены в последующих статьях, а сейчас ознакомимся с основными вариантами ввода пробы в хроматограф.
Ввод пробы — это первоначальный и очень значимый этап. Точность и воспроизводимость ввода непосредственно сказываются на итогах анализа. Полнота и сохранение качественного и количественного состава пробы при вводе в колонку служат ключевыми условиями для получения корректной и воспроизводимой информации об истинном составе образца. Соблюдение единой процедуры ввода от анализа к анализу повышает сходимость результатов, но не устраняет систематических погрешностей, обусловленных рядом «скрытых» причин:
• При дозировании газовых проб — конденсация труднолетучих компонентов из-за сжатия до давления газа-носителя.
• Взаимодействие компонентов пробы с материалами устройства ввода.
• Термическое разложение или деструкция компонентов пробы при испарении в условиях высокой температуры.
• Дискриминация пробы, связанная с процессом испарения в испарителе.
• Нестабильное агрегатное состояние пробы и наличие фазовых переходов перед стадией ввода.
В каждом случае метод дозирования подбирается с учетом природы пробы. В целом принято говорить о вводе газообразных или жидких проб.
· Жидкие пробы: Для их ввода применяются шприцы, которые, в отличие от кранов, дают возможность легко вводить различные объемы. Жидкая проба вводится в испаритель, где переходит в парообразное состояние и направляется в колонку. Объем пробы обычно составляет доли микролитра (к примеру, 0.1–1 мкл). Воспроизводимость ввода зависит от объема шприца, доли вводимого объема, свойств пробы (таких как вязкость) и навыков оператора. Если время нахождения иглы в шприце изменяется от анализа к анализу, то ухудшается повторяемость результатов. Особенно это критично, когда оператор ещё неопытен, у него, как говорится, "не набита рука". Избавиться от этой проблемы можно с помощью специальной техники ввода, именуемой сэндвич: Первоначально в шприц отбирается прослойка воздуха, далее отбирается прослойка растворителя, затем снова прослойка воздуха, далее проба и последняя прослойка воздуха. Именно она препятствует испарению пробы из иглы. В игле теперь не проба, а воздух. Средняя прослойка обеспечивает полный выход пробы из шприца, а слой растворителя промывает шприц от возможных остатков пробы. Верхний слой воздуха удаляет растворитель из шприца.
Зачастую для обеспечения хорошей повторяемости результатов рекомендуется автоматический ввод с использованием дозаторов.
Газообразные пробы: Применяются специальные дозирующие краны или газоплотные шприцы. Ввод газовых проб обычно не вызывает сложностей. Предпочтение здесь отдается крану-дозатору. Объемы газовых проб достаточно велики и составляют от 100 до 2000 микролитров. Предпочтение обычно отдается крану-дозатору. Ввод шприцем возможен, если загрязнение пробы небольшим количеством воздуха не критично для результата.
Пробы можно вводить и шприцом с газоплотным штоком, если небольшое загрязнение пробы воздухом не искажает результаты анализа. Воспроизводимость объема введенной жидкости зависит от размера шприца и вводимой доли, от некоторых свойств пробы, например, вязкости, и от квалификации оператора. Последний фактор часто заставляет отказываться от ручного ввода пробы в пользу автоматического, выполняемого дозаторами — устройствами дорогостоящими, но обеспечивающими приемлемую повторяемость результатов.
- Автоматический ввод: По сути, автоматический дозатор жидких проб — это механический манипулятор. Непосредственный ввод осуществляется шприцем, который конструктивно почти не отличается от шприцев для ручного ввода. Современные хроматографы часто комплектуются автосэмплерами, которые гарантируют высокую точность и воспроизводимость ввода пробы без вмешательства оператора.
Для ввода сжиженных проб, находящихся под давлением, используется поршневой инжектор или кран-дозатор для сжиженных газов.
Парофазный анализ находит широкое применение для определения органических примесей в питьевой воде, природных и сточных водах, пищевых продуктах, упаковочных материалах, полимерах, крови, моче, фармацевтических и косметических средствах. Идентификацию по данным парофазного анализа используют в криминалистике, микробиологии, медицинской диагностике и при диагностике состояния изоляции мощных трансформаторов. Анализируемый объект выступает в качестве одной из фаз гетерогенной системы, при этом аналитическая информация о данной фазе получается путем анализа другой фазы, в которую переходит часть компонентов первой фазы в процессе установления равновесного распределения. Обычно исследуемый объект представляет собой жидкость, а непосредственному анализу подлежит равновесная газовая фаза над ней.
Термодесорбер предназначен для высвобождения летучих органических соединений (ЛОС), предварительно накопленных в сорбционной трубке. Дополнительное концентрирование пробы в ловушке дает возможность провести ее фокусировку перед вводом в хроматографическую колонку. Метод очень востребован для анализа ЛОС в воздухе и твердых образцах, а также в промышленных масштабах для обезвреживания и переработки опасных отходов.
Подробнее о применении анализа равновесного пара и термодесорбции расскажем в дальнейших публикациях, когда начнем обсуждать методические вопросы.
Ну а пока если у вас есть вопросы по работе приборов и по устройствам ввода- оставляйте комментарии.