ขั้นตอนการวิเคราะห์การแยกแก๊สโครมาโตกราฟี

ข้อดีของ แก๊สโครมาโทกราฟี คือสามารถแยกและวิเคราะห์ส่วนผสมของส่วนประกอบต่างๆ ได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีสารหลายชนิดที่สามารถใช้ในการวิเคราะห์โครมาโตกราฟีได้ เวลาปรากฏของพีคของโครมาโทกราฟีของส่วนประกอบต่างๆ บนเฟสคงที่เดียวกันจึงอาจเท่ากัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะระบุลักษณะเฉพาะของสารที่ไม่รู้จักโดยอิงจากพีคของโครมาโทกราฟีเพียงอย่างเดียว สำหรับตัวอย่างที่ไม่รู้จัก เราต้องเข้าใจแหล่งที่มา ธรรมชาติ และวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์ก่อน บนพื้นฐานนี้เราสามารถประมาณค่าตัวอย่างเบื้องต้นได้ จากนั้นใช้วิธีการบางอย่างเพื่อดำเนินการระบุเชิงคุณภาพโดยพิจารณาจากสารบริสุทธิ์ที่ทราบหรือข้อมูลอ้างอิงเชิงคุณภาพโครมาโตกราฟีที่เกี่ยวข้อง โปรดดูต่อไปนี้:

1. แหล่งที่มาและวิธีการปรับสภาพตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ GC สามารถวิเคราะห์ได้โดยตรงมักเป็นก๊าซหรือของเหลว ตัวอย่างที่เป็นของแข็งควรละลายในตัวทำละลายที่เหมาะสมก่อนการวิเคราะห์ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวอย่างไม่มีส่วนประกอบ (เช่น เกลืออนินทรีย์) ที่ GC ไม่สามารถวิเคราะห์ได้ ซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบของคอลัมน์โครมาโตกราฟีเสียหายได้ ด้วยวิธีนี้ เมื่อเราได้รับตัวอย่างที่ไม่รู้จัก เราต้องเข้าใจแหล่งที่มา เพื่อประมาณส่วนประกอบที่ตัวอย่างอาจมีอยู่และช่วงจุดเดือดของตัวอย่าง หากระบบตัวอย่างเป็นแบบเรียบง่ายและสามารถระเหยส่วนประกอบของตัวอย่างได้ ก็สามารถวิเคราะห์ได้โดยตรง หากมีส่วนประกอบในตัวอย่างที่ GC ไม่สามารถวิเคราะห์โดยตรงได้ หรือความเข้มข้นของตัวอย่างต่ำเกินไป จะต้องดำเนินการปรับสภาพที่จำเป็น เช่น การดูดซับ การวิเคราะห์ การสกัด ความเข้มข้น การเจือจาง การทำให้บริสุทธิ์ การทำให้เป็นอนุพันธ์ และวิธีการอื่นในการประมวลผลตัวอย่าง

2. กำหนดการกำหนดค่าเครื่องมือ

การกำหนดค่าเครื่องมือที่เรียกว่าหมายถึงอุปกรณ์ฉีดตัวอย่างใด ก๊าซตัวพาใด คอลัมน์โครมาโตกราฟีใด และเครื่องตรวจจับใดที่ใช้ในการวิเคราะห์ตัวอย่าง

โดยทั่วไปควรกำหนดประเภทของตัวตรวจจับก่อน เครื่องตรวจจับ FID มักถูกเลือกสำหรับไฮโดรคาร์บอน และเครื่องตรวจจับ ECD นั้นง่ายต่อการเลือกสำหรับสารที่มีหมู่อิเล็กโทรเนกาติตีมากกว่า (F, Cl ฯลฯ) และมีปริมาณไฮโดรคาร์บอนน้อยกว่า เมื่อข้อกำหนดด้านความไวในการตรวจจับไม่สูงหรือมีส่วนประกอบที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอนรวมอยู่ด้วย ก็สามารถเลือกเครื่องตรวจจับ TCD ได้ สำหรับตัวอย่างที่มีซัลเฟอร์และฟอสฟอรัส สามารถเลือกเครื่องตรวจจับ FPD ได้

สำหรับตัวอย่างของเหลว คุณสามารถเลือกวิธีการฉีดแผ่นไดอะแฟรม และตัวอย่างก๊าซสามารถใช้วาล์วหกทางหรือวิธีการฉีดสลายความร้อนด้วยการดูดซับ โครมาโทกราฟีทั่วไปจะกำหนดค่าวิธีการฉีดแผ่นไดอะแฟรมเท่านั้น ดังนั้น ตัวอย่างก๊าซจึงสามารถวิเคราะห์ได้โดยใช้วิธีฉีดแผ่นไดอะแฟรมแบบดูดซับ-การวิเคราะห์ตัวทำละลาย

เลือกคอลัมน์โครมาโตกราฟีที่เหมาะสมตามคุณสมบัติของส่วนประกอบที่จะทดสอบ และโดยทั่วไปจะปฏิบัติตามกฎแห่งความคล้ายคลึงและความเข้ากันได้ เลือกคอลัมน์ที่ไม่มีขั้วเมื่อแยกสารที่ไม่มีขั้ว และเลือกคอลัมน์ที่มีขั้วเมื่อแยกสารที่มีขั้ว หลังจากกำหนดคอลัมน์โครมาโตกราฟีแล้ว อุณหภูมิในการทำงานของคอลัมน์โครมาโตกราฟีจะถูกกำหนดตามความแตกต่างในค่าสัมประสิทธิ์การกระจายของส่วนประกอบที่จะทดสอบในตัวอย่าง วิธีไอโซเทอร์มอลถูกนำมาใช้กับระบบอย่างง่าย และวิธีการอุณหภูมิที่ตั้งโปรแกรมไว้ถูกนำมาใช้สำหรับการวิเคราะห์สำหรับระบบที่ซับซ้อนซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การกระจายแตกต่างกันมาก

ก๊าซพาหะที่ใช้กันทั่วไปได้แก่ ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฮีเลียม ฯลฯ ไฮโดรเจนและฮีเลียมมีน้ำหนักโมเลกุลเล็ก และมักใช้เป็นก๊าซพาหะสำหรับโครมาโตกราฟีแบบคอลัมน์อัดแน่น ไนโตรเจนมีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่และมักใช้เป็นก๊าซตัวพาสำหรับโครมาโทกราฟีก๊าซคาปิลลารี ฮีเลียมถูกใช้เป็นก๊าซพาหะสำหรับแมสสเปกโตรมิเตอร์แบบแก๊สโครมาโตกราฟี

3. กำหนดสภาวะการทำงานเบื้องต้น

เมื่อตัวอย่างพร้อมและกำหนดค่าอุปกรณ์ได้แล้ว ก็สามารถเริ่มต้นการแยกการทดลองได้ ในเวลานี้ จะต้องกำหนดเงื่อนไขการแยกเริ่มต้น ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงปริมาตรการฉีด อุณหภูมิช่องฉีด อุณหภูมิเครื่องตรวจจับ อุณหภูมิคอลัมน์ และอัตราการไหลของก๊าซตัวพา ปริมาตรการฉีดจะพิจารณาจากความเข้มข้นของตัวอย่าง ความจุของคอลัมน์ และความไวของเครื่องตรวจจับ เมื่อความเข้มข้นของตัวอย่างไม่เกิน 10 มก./มล. ปริมาตรการฉีดของคอลัมน์ที่บรรจุมักจะอยู่ที่ 1- 5uL ในขณะที่สำหรับคอลัมน์ของเส้นเลือดฝอย หากอัตราส่วนการแยกเป็น 50:1 โดยทั่วไปปริมาตรการฉีดจะไม่เกิน 2uL อุณหภูมิของช่องฉีดถูกกำหนดโดยช่วงจุดเดือดของตัวอย่างเป็นหลัก และต้องพิจารณาอุณหภูมิในการทำงานของคอลัมน์โครมาโตกราฟีด้วย โดยหลักการแล้ว การมีอุณหภูมิสูงกว่าที่ช่องฉีด โดยทั่วไปจะอยู่ใกล้กับจุดเดือดของส่วนประกอบซึ่งมีจุดเดือดสูงสุดในตัวอย่าง แต่ต่ำกว่าอุณหภูมิที่สลายตัวได้ง่าย

4. การเพิ่มประสิทธิภาพเงื่อนไขการแยก

วัตถุประสงค์ของการปรับเงื่อนไขการแยกให้เหมาะสมคือเพื่อให้บรรลุผลการแยกที่ต้องการโดยใช้เวลาวิเคราะห์ที่สั้นที่สุด เมื่อวัตถุประสงค์ของการแยกพื้นฐานไม่สามารถทำได้โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิคอลัมน์และอัตราการไหลของก๊าซตัวพา ควรเปลี่ยนคอลัมน์โครมาโตกราฟีที่ยาวขึ้น หรือแม้แต่คอลัมน์โครมาโตกราฟีที่มีเฟสคงที่ต่างกัน เนื่องจากใน GC คอลัมน์โครมาโตกราฟีเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จของการแยก

5. การระบุเชิงคุณภาพ

สิ่งที่เรียกว่าการระบุเชิงคุณภาพคือการกำหนดแหล่งที่มาของพีคของโครมาโตกราฟี สำหรับตัวอย่างง่ายๆ สามารถจำแนกลักษณะเฉพาะได้ด้วยวัสดุอ้างอิง กล่าวคือ ภายใต้เงื่อนไขโครมาโตกราฟีเดียวกัน ให้ฉีดตัวอย่างมาตรฐานและตัวอย่างจริงแยกกัน และพิจารณาว่าพีคใดบนโครมาโตกราฟีเป็นส่วนประกอบที่จะวิเคราะห์ตามค่าการกักเก็บ จะต้องสังเกตว่าสารประกอบที่แตกต่างกันอาจมีค่าการกักเก็บเท่ากันในคอลัมน์เดียวกัน ดังนั้นจึงไม่เพียงพอที่จะใช้ข้อมูลการกักเก็บเพียงข้อมูลเดียวสำหรับการกำหนดเชิงคุณภาพของตัวอย่างที่ไม่รู้จัก วิธีเชิงคุณภาพดัชนีการคงอยู่แบบสองคอลัมน์หรือหลายคอลัมน์มีความน่าเชื่อถือมากกว่าใน GC เนื่องจากความน่าจะเป็นที่สารประกอบต่าง ๆ ซึ่งมีค่าการคงอยู่เท่ากันในคอลัมน์ต่างกันนั้นมีน้อยกว่ามาก สามารถใช้แก๊สโครมาโตกราฟี-แมสสเปกโตรเมทรีได้เมื่อมีสภาวะเอื้ออำนวย

6. การวิเคราะห์เชิงปริมาณ

มีความจำเป็นต้องกำหนดวิธีการเชิงปริมาณที่จะใช้เพื่อกำหนดเนื้อหาของส่วนประกอบที่จะทดสอบ วิธีโครมาโตกราฟีเชิงปริมาณที่ใช้กันทั่วไปนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าวิธีเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่พีค (ความสูงพีค) วิธีการทำให้เป็นมาตรฐาน วิธีมาตรฐานภายใน วิธีมาตรฐานภายนอก และวิธีการบวกมาตรฐาน (หรือที่เรียกว่าวิธีการซ้อน) วิธีเปอร์เซ็นต์พื้นที่พีค (ความสูงพีค) เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดแต่แม่นยำน้อยที่สุด วิธีการนี้เป็นทางเลือกเฉพาะในกรณีที่ตัวอย่างประกอบด้วยความคล้ายคลึงกันหรือใช้สำหรับการวัดปริมาณคร่าวๆ เท่านั้น ในการเปรียบเทียบ วิธีการมาตรฐานภายในมีความถูกต้องเชิงปริมาณสูงสุด เนื่องจากจะวัดปริมาณโดยใช้ค่าการตอบสนองที่สัมพันธ์กับมาตรฐาน (เรียกว่ามาตรฐานภายใน) ซึ่งจะถูกเพิ่มลงในตัวอย่างมาตรฐานและตัวอย่างที่ไม่รู้จักตามลำดับ จึงสามารถชดเชยข้อผิดพลาดที่เกิดจากความผันผวนของสภาวะการทำงาน (รวมถึงปริมาตรการฉีด) ได้ สำหรับวิธีการเติมมาตรฐานนั้น สารมาตรฐานที่จะทดสอบจะถูกเติมลงในตัวอย่างที่ไม่รู้จักในเชิงปริมาณ จากนั้นจึงทำการคำนวณเชิงปริมาณโดยพิจารณาจากการเพิ่มขึ้นของพื้นที่พีค (หรือความสูงพีค) กระบวนการเตรียมตัวอย่างจะคล้ายกับวิธีมาตรฐานภายใน แต่หลักการคำนวณได้มาจากวิธีมาตรฐานภายนอกทั้งหมด ความถูกต้องของปริมาณตามกฎหมายในการเติมมาตรฐานควรอยู่ระหว่างวิธีมาตรฐานภายในกับวิธีมาตรฐานภายนอก

7. การตรวจสอบวิธีการ

สิ่งที่เรียกว่าการตรวจสอบวิธีการคือการพิสูจน์การใช้งานจริงและความน่าเชื่อถือของวิธีการที่พัฒนาขึ้น การปฏิบัติจริงโดยทั่วไปหมายถึงว่าการกำหนดค่าเครื่องมือทั้งหมดที่ใช้สามารถซื้อเป็นสินค้าได้หรือไม่ วิธีการประมวลผลตัวอย่างนั้นง่ายและใช้งานง่าย เวลาในการวิเคราะห์มีความสมเหตุสมผลหรือไม่ และต้นทุนการวิเคราะห์เป็นที่ยอมรับของคู่แข่งหรือไม่ ความน่าเชื่อถือรวมถึงช่วงเชิงเส้นของการหาปริมาณ ขีดจำกัดของการตรวจจับ การกู้คืนวิธีการ ความสามารถในการทำซ้ำ ความสามารถในการทำซ้ำ และความแม่นยำ