|
2. Газовая хроматография
Газовая хроматография – метод разделения летучих, термостабильных соединений. Этим требованиям отвечает около 5% известных органических соединений, но именно эти соединения оставляют 70-80 % соединений, которые использует человек в сфере производства и быта. Подвижной фазой служит инертный газ ( газ-носитель), протекающий через неподвижную фазу, имеющую большую поверхность. В качестве подвижной фазы можно использовать водород, гелий, азот, аргон и углекислый газ. Наиболее часто используют азот, как более доступный и дешевый. Газ-носитель обеспечивает перенос разделяемых компонентов по хроматографической колонке и не взаимодействует ни с разделяемыми веществами, ни с неподвижной фазой. Достоинствами газовой хроматографии являются: – сравнительная простота аппаратурного оформления; – весьма широкие границы применимости (можно определять соединения, для которых достигается давление насыщенного пара 0,001-1 мм рт.ст.); – возможность определения с высокой точностью малых количеств газов органических соединений с высокой точностью; – быстрота анализа; – широкий выбор сорбентов и неподвижных фаз; – высокая гибкость изменения условий разделения;
– возможность осуществления химических реакций в хроматографической колонке или детекторе, что расширяет круг анализируемых соединений (реакционная газовая хроматография);
– повышение информативности при сочетании с различными инструментальными методами (масс-спектрометрией и ИК(Фурье)спектрометрией).
На рис. 2 показана принципиальная схема хроматографа. Газовый хроматограф представляет собой совокупность нескольких узлов.
Рис. 2. Принципиальная схема газового хроматографа
Стабилизация и очистка газовых потоков происходит в системе подготовки газов, которая состоит из баллона с газом-носителем (1) и блока подготовки газов (2). Блок подготовки газов включает: дроссель, регулятор давления, регулятор потока. Дозирование и ввод пробы осуществляется с помощью медицинского или микрошприца (для парообразной или жидкой пробы соответственно) или дозирующей петли (3). Пробы вводятся через резиновую мембрану в испаритель (4) – специальное устройство для испарения пробы. Затем потоком газа-носителя проба переносится в колонку (5), которая помещена в термостат (6). Для более точного дозирования или ввода нестандартных проб можно использовать специальные дозирующие устройства:дозирование давлением; микродозатор-микродиппер (пробы < 1 мкл); устройство для ввода твердых проб; герметичные пробоотборные колонки.
При введении пробы должны соблюдаться следующие условия: – минимальный водимый объем; – проба не должна быть направлена навстречу потока газа-носителя и искажать характеристики потока; – воспроизводимость пробы с большой степенью точности; – испарение без разложения; – смеси компонентов должны вводиться и испаряться без изменения состава; – количество вещества в пробе должно быть намного меньше емкости колонки.
Система детектирования состоит из детектора (7) с блоком питания (8), усилителя сигнала детектора (9) и регистрирующего устройства (10). В систему детектирования может быть включен электронный интегратор, измеряющий параметры хроматографических пиков. Испаритель и детектор, как и колонку, термостатируют.
В газовой хроматографии используют насадочные, капиллярные и поликапиллярные колонки, их сравнение показано в табл. 1. Использование капиллярных колонок позволяет существенно повысить эффективность разделения, а поликапиллярных – не только получить высокую эффективность, но и провести разделение за очень короткое время. На рис. 3. показано разделение смеси легких углеводородов из 12 компонентов за 15 сек.
Таблица 1. Сравнение различных типов колонок для газовой хроматографии
Рис. 3. Разделение углеводородов С1-С4 на газоадсорбционной поликапиллярной колонке: 1-метан, 2-этан, 3-этилен, 4-пропан, 5-ацетилен, 6-пропилен, 7-изобутан, 8-бутан, 9-транс-бутен, 10-изобутен, 11-бутен-1, 12-цис-бутен. Газ-носитель – азот, температура колонки 60оС. Сорбент – ППГ/бутоксид
В газовой хроматографии используют широкий круг детекторов, которые можно подразделить на интегральные и дифференциальные. Интегральные – регистрируют изменение во времени суммарного количества всех компонентов, дифференциальные – измеряют мгновенную концентрацию компонентов. На рис. 4 показан общий вид интегральной (а) и дифференциальной (б) хроматограмм. Дифференциальные детекторы в свою очередь подразделяют на концентрационные и потоковые.
В концентрационном детекторе сигнал определяется текущей концентрацией в ячейке и многократно регистрируется, зависит от скорости потока. Детектор такого типа – катарометр. Потоковый детектор регистрирует сигнал однократно, сигнал определяется мгновенным значением концентрации, не зависит от скорости потока. Пример такого детектора – пламенно-ионизационный детектор
Рис. 4. Общий вид интегральной ( а) и дифференциальной ( б) хроматограмм.
Do'stlaringiz bilan baham: |
