Podstawy%20chromatografi%20gazowej%20Cz V Dozowniki, WIiTCh PK, Chemia analityczna
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Chemia Analityczna
Chromatografia
Tłumaczyła: inż. Karolina Hierasimczyk
Korekta:
dr hab. inż. Waldemar Wardencki, prof. nadzw. PG
prof. dr hab. inż. Jacek Namieśnik
Część V
Dozowniki.
Katedra Chemii Analitycznej
Wydział Chemiczny
Politechnika Gdańska
2002
1
SPIS TREŚCI
Wprowadzenie
1. Co to jest chromatografia ?
1.1. Proces chromatograficzny
1.2. Podział metod chromatograficznych
1.3. Co to jest chromatografia gazowa?
2. Terminy i definicje
2.1. Czas retencji (t
R
)
2.2. Współczynnik retencji (k)
2.3. Indeks retencji (I)
2.4. Współczynnik rozdzielenia
2.5. Teoretyczna liczba półek (N) lub sprawność kolumny
2.6. Rozdzielczość (R
S
)
2.7. Stosunek faz (β)
3. Kolumny kapilarne do chromatografii gazowej
3.1. Fazy stacjonarne
3.1.1. Polisiloksany
3.1.2. Glikole polietylenowe
4. Gazy nośne
5. Dozowniki
.......................................................................................................................V/3
5.1. Dozowniki wykorzystujące odparowanie ...................................................................V/3
5.2. Dyskryminacja związków dozowanych ......................................................................V/6
5.3. Opłukiwanie membrany ..............................................................................................V/7
5.4. Dozowanie na kolumnę typu „
Megabore
”....................................................................V/8
5.5. Dozowniki z dzieleniem strumienia gazu (
split
).........................................................V/10
5.6. Dozownik bez podziału strumienia gazu ...................................................................V/13
6. Detektory w GC
6.1. Detektor cieplno-przewodnościowy (TCD)
6.2. Detektor płomieniowo – jonizacyjny (FID)
6.3. Detektor wychwytu elektronów (ECD)
6.4. Detektor azotowo fosforowy (NPD)
6.5. Detektor płomieniowo – fotometryczny (FPD)
6.6. Detektor fotojonizacyjny (PID)
6.7. Spektrometr mas (MS)
7. Analiza ilościowa
2
5. Dozowniki
Podstawowym celem procesu dozowania jest wprowadzenie
próbki do kolumny.
Uzyskanie na początku procesu chromatograficznego wąskiego pasma próbki (tzn. takiego,
które zajmuje krótszy odcinek kolumny) jest krytyczne dla uzyskania najlepszego
rozdzielenia. Efektem szerszych pasm próbki są szerokie piki co w szczególności dotyczy
wcześnie wymywanych związków.
Wyróżnia się cztery podstawowe typy dozowników w kapilarnej chromatografii gazowej.
Należą do nich dozowniki: z dzieleniem strumienia gazu (
split
), bez dzielenia strumienia gazu
(
splitless
), bezpośrednie typu „
Megabore
”, i dozujące bezpośrednio na kolumnę.
Dozowniki z dzieleniem i bez dzielenia strumienia wykonane są bardzo podobnie, prosta więc
zmiana kilku parametrów wystarczy aby je wzajemnie w siebie przekształcać.
Dozowniki te powszechnie nazywane są z podziałem lub bez podziału strumienia próbki. Do
każdego rodzaju próbek można dobrać odpowiedni dozownik. Dla niektórych próbek mogą
być odpowiednie dwa lub więcej dozowników.
5.1. Dozowniki wykorzystujące odparowanie
Działanie dozowników z dzieleniem i bez dzielenia strumienia gazu nośnego oraz
dozowników bezpośrednich typu
Megabore
polega na odparowaniu próbki. Na rysunku 1
przedstawiono typowy dozownik odparowujący. Obudowa dozownika ogrzewana jest do
wysokiej temperatury, przy czym temperatura 200 – 250
0
C jest wystarczająca dla większości
próbek. Górna i dolna część dozownika są zazwyczaj chłodniejsze o 50
0
C, a temperatura
membrany wynosi około ½ zaprogramowanej temperatury. W środku dozownika umieszcza
się szklaną wkładkę (
liner
), która zapewnia stosunkowo obojętne środowisko w dozowniku.
Gaz nośny przepływa przez wkładkę do kolumny (i na zewnątrz inną linią lub otworem).
Membranę przekłuwa się strzykawką, która umożliwia wprowadzenie próbki do kolumny
(zazwyczaj do głębokości 1/3 wkładki). Ponieważ dozownik jest ogrzewany, składniki lotne
próbki odparowują. Powstające pary oraz mikroskopijne kropelki cieczy mieszają się z gazem
nośnym. Gaz przemieszcza się do kolumny a razem z nim przedostaje się tam odparowana
próbka. Tak więc za wprowadzenia próbki do kolumny odpowiedzialny jest proces parowania
i transportu.
3
Rysunek 1. Główne elementy dozownika wykorzystującego proces odparowania
Wszystkie nie odparowane części próbki pozostają w dozowniku. Te nielotne materiały
odpowiedzialne są za przebarwienia, które można zaobserwować na wkładkach po ich
dłuższej pracy.
Profil temperatury typowego dozownika wykorzystującego odparowanie w
funkcji temperatury termostatu
4
Próbka, podczas odparowania, ulega rozproszeniu. Większość próbek jest rozpuszczona w
rozpuszczalnikach, tak więc pary próbki zawierają głównie pary rozpuszczalników. W
procesie odparowania, większość rozpuszczalników zwiększa objętość 100-1000 -krotnie w
stosunku do wyjściowej objętości cieczy. W tabeli 10 przedstawiono objętości po
odparowaniu dla niektórych typowych rozpuszczalników. Objętość wkładki dozownika o
standardowej średnicy wewnętrznej 4 mm wynosi 600 – 800 µL. Jeżeli objętość odparowanej
próbki przekracza objętość wkładki, część próbki z niej wypłynie. Odparowanie próbki
wytwarza impuls wysokiego ciśnienia. Ten impuls ciśnienia często przewyższa ciśnienie na
czole kolumny (np. ciśnienie w dozowniku). Zwiększone chwilowo ciśnienie, pomaga usunąć
próbkę z wkładki i przenieść ją do kolejnego odcinka linii gazu nośnego.
Tabela 10. Objętości par po odparowaniu 1 µL cieczy
Rozpuszczalnik
Temperatura wrzenia
(°C)
Objętość po
odparowaniu (µL)
Aceton
56
290
Acetonitryl
85
405
Dwusiarczek węgla
46
355
Octan etylu
77
215
Izooktan
99
130
Metanol
65
525
Chlorek metylu
40
320
n- Heksan
69
165
Toluen
111
200
Woda
100
1180
W 250
0
C i przy ciśnieniu 15 psi
„Przeładowanie” wkładki ma często miejsce i zazwyczaj stanowi jeden z dwóch głównych
problemów dozowania. Pierwszym problemem jest poszerzenie i ogonowanie
rozpuszczalnika w przedniej części piku. Z chwilą gdy rozpuszczalnik opuści wkładkę,
zajmuje większą objętość niż poprzednio we wkładce. Ponowne przeniesienie wymytej porcji
próbki przez gaz nośny do wkładki i kolumny zajmuje teraz znacznie więcej czasu.
Poszerzone pasmo przedniej części rozpuszczalnika staje się jeszcze szersze gdy duże ilości
rozpuszczalnika są wymywane zwrotnie z wkładki. Problem pogłębia się dla
rozpuszczalników o większej ekspansji oraz przy niższym natężeniu przepływu gazu nośnego
przez dozownik.
Zanieczyszczenie dozownika jest drugim i zazwyczaj poważniejszym problemem
spowodowanym przez „przeładowanie” wkładki. Zanieczyszczenie dozownika często
odpowiedzialne jest za pojawienie się pików-duchów, problemów z linią podstawową i
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]