ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Техника ввода пробы в капиллярные колонки из "Аналитическая хроматография" В зависимости от рабочих характеристик капиллярных колонок и уровня концентраций анализируемых компонентов в пробе последнюю вводят в колонку одним из трех способов с делением потока, без деления потока (в виде пара), непосредственно в колонку (в виде жидкости). [c.142] Системы ввода с делением потока. Проба в количестве, удобном для ввода обычным способом (0,1 —1,0 мкл), подается в систему, полностью испаряется, и гомогенная смесь паров пробы с газом-носителем разделяется на два неравных потока меньший поступает в колонку, а больший — сбрасывается. Если гомогенизация полная, то образец будет делиться в отношении, определяемом скоростями двух указанных потоков. Соотношение этих потоков называют отношением деления. На практике используют делители с отношением деления от 1 10 до 1 1000. Конструкция делителя должна обеспечивать в процессе ввода строгое постоянство отношения деления. На него оказывают влияние следующие. фак-торы изменение давления при испарении пробы, зависимость вязкости парогазовой смеси от ее состава, конденсация растворителя на входе в капиллярную колонку. [c.142] Существуют причины, по которым даже линейный делитель дает искаженные результаты. Так, селективное испарение молекул различного размера из иглы микрошприца может привести к дискриминации компонентов. Если в процессе испарения образуется аэрозоль или проба испаряется неполностью, фракционирование. происходит также до делителя. К аналогичному эффекту приводит селективная адсорбция отдельных компонентов смеси на активных участках поверхности системы ввода или адсорбция тяжелых веществ на холодных частях газовых коммуникаций. С другой стороны, если температура испарителя слишком высока, некоторые компоненты могут разлагаться. Наконец, если пары образца не будут полностью смешаны с газом-носителем, негомогенная смесь подойдет к точке деления. Во всех этих случаях хроматограмма не будет соответствовать исходному составу образца, хотя деление само по себе может быть и линейно. Кроме того, в некоторых случаях первые пики выходят из капиллярной колонки настолько острыми, что скорость пробега каретки регистрирующего устройства не обеспечивает их верную запись. Поэтому относительные площади первых пиков могут быть занижены не за счет делителя, а из-за инерционности регистрирующей системы. Аналогичная ошибка может возникнуть при обсчете площадей пиков несовершенным интегратором. [c.143] Простейшие схемы устройства различных делителей представлены на рис. 11.12. Пропорциональность деления потоков достигается использованием в линии сброса пневматического сопротивления, функции которого может выполнять длинная капиллярная трубка, игла с небольшим отверстием или регулируемый вентиль. Весь блок делителя, включая сопротивление линии сброса, должен находиться при температуре, исключающей возможность конденсации компонентов образца. В качестве конструкционного материала при изготовлении делителей потока чаще используют стекло вместо металла. [c.143] Техника ввода пробы с делением потока хорошо отработана и получила широкое распространение. Однако она имеет два принципиальных недостатка концентрации анализируемых компонентов в пробе должны быть выше определенного предела ( 10 млн. ), так как при большем разбавлении для их определения не хватит чувствительности детектирующей системы стадия перевода образца в горячем испарителе в парообразное состояние исключает работу с термолабильными соединениями. Первый недостаток исключен при вводе пробы без деления потока. [c.143] Системы ввода без деления потока. Способ ввода пробы, при котором весь образец целиком попадает в капиллярную колонку, был предложен в 1969 г. К. Гробом и Г. Гробом [31]. Системы такого типа нашли применение в анализе сильно разбавленных жидких образцов при исследовании загрязнения органическими веществами окружающей среды, изучении состава природных продуктов, в биомедицине. Сущность способа состоит в том, что относительно большое количество (1—5 мкл) разбавленного образца вводится в испаритель, испаряется и в виде пара переводится в колонку. Для исключения перегрузки колонки количество растворенных анализируемых компонентов в пробе не должно превышать 50 нг. [c.144] В отличие от системы с делением потока, где проба при испарении должна гомогенно смешаться с газом-носителем, в данном варианте обеспечивают минимальное смешение паров пробы с газом-носителем и их подачу в колонку в виде не разбавленной газом полосы. Большой избыток летучего растворителя дает растянутый хвост , который мешает определению ближайших к пику растворителя компонентов, поэтому инжектор через 30—60 с после ввода образца подключается к системе форсированной продувки. Анализируемые компоненты к этому моменту практически уже на 100% переводятся в колонку, а остатки паров растворителя от нее отсекаются. [c.144] Механизм эффекта растворителя более сложен. Экспериментально показано [32], что при поступлении в капиллярную колонку растворитель конденсируется на ее начальном участке. В первый момент по толщине слоя зона сконденсированного растворителя имеет гауссово распределение (рис. II. 13,а). Под влиянием потока газа-носителя зона мигрирует. Спой сконденсированного растворителя можно рассматривать как пленку неподвижной фазы, поэтому относительная скорость миграции каждой узкой полосы зоны будет определяться толщиной пленки растворителя на участке, над которым должна двигаться данная узкая полоса. Поскольку толщина пленки жидкости в максимуме зоны в 100—300 раз превышает толщину пленки неподвижной фазы в остальной части колонки, скорость миграции фронтальных полос зоны будет намного превышать скорость миграции тыльных полос зоны, В результате через короткое время после начала миграции форма сконденсированной зоны станет сильно асимметричной с вертикальным тылом и сильно растянутым фронтом (рис. II.13,б). [c.145] Если вместе с растворителем в колонку вводят вещества, летучесть которых ниже летучести растворителя, они будут задерживаться у вертикальной границы сконденсированной зоны. Причем во времени полосы этих веществ должны сжиматься, так как их фронты надвигаются на очень толстую и все более увеличивающуюся по толщине пленку жидкого растворителя (фронт тормозится), а тыльные участки двиг-аются с гораздо более высокой скоростью по относительно тонкой пленке неподвижной фазы (тыл ускоряется). В этом суть реконцентрирующего механизма эффекта растворителя, который позволяет объяснить, в частности, непонятный на первый взгляд факт получения при вводе пробы без деления потока очень узких пиков шириной менее 1 с непосредственно вслед за пиком растворителя шириной 1—3 мин. [c.145] Схема инжектора для реализации способа ввода иробы без деления потока, предложенная его авторами [33], представлена на рис. 11.14. Инжектор снабжен двумя линиями сброса 4, 6 с регулирующими вентилями 3, 5. Поток (около 5 мл/мин), омывающий мембрану, сбрасывается через линию 4, а отдувка инжектора от остаточных паров растворителя с расходом около 50 мл/мин осуществляется через линию 5. При вводе пробы линия 4 открыта, а 6 — закрыта. Поршень шприца рекомендуется опускать медленно (в течение 10—20 с), чтобы пары образца поступали сразу в колонку 7 без расширения в зону, прилегающую к мембране, или в подводящие газ-носитель коммуникации. Если ввод пробы осуществлять слишком быстро, то это приведет к потере части образца с потоком 4, однако эффекты памяти и в этом случае исключаются. Линия 6 открывается через 30— 60 с после завершения дозирования. Эта схема легла в основу конструкции дозаторов, работающих по принципу ввода пробы без деления потока, большинства современных капиллярных хроматографов. [c.147] Системы ввода пробы без деления потока получают широкое распространение благодаря следующим преимуществам разбавленные экстракты природных и промышленных объектов могут дозироваться без дополнительной обработки анализироваться может широкий спектр веществ в полном удовлетворяющем требованиям газовой хротографии диапазоне летучести аппаратурное оформление достаточно простое. [c.147] К недостаткам рассмотренной техники ввода следует отнести плохую воспроизводимость времен удерживания компонентов, выходящих сразу за пиком растворителя отсутствие эффекта реконцентрирования для компонентов, элюируемых перед растворителем количественную дискриминацию очень тяжелых компонентов, разложение термолабильных соединений из-за длительного нахождения паров образца в горячей зоне инжектора. Указанные недостатки частично могут быть устранены, в системах ввода, которые работают без испарения образца, а позволяют жидкую прииу непосредственно ввести в капиллярную колонку. [c.147] Как показала практика, системы прямого ввода обеспечивают также более высокую воспроизводимость количественных результатов по сравнению с системами с испарением образца. Помимо указанных причин, это еще связано с тем, что при прямом вводе пробы имеется меньшее число ответственных за воспроизводимость количественных результатов переменных. В частности, отсутствуют такие параметры, как отношение деления или величина сбрасываемого потока, а также (для систем ввода без деления) время дозирования. Кроме того, исключаются ложные пики, связанные с продуктами уноса или памятью самоуплотняющейся мембраны. [c.148] Первые конструкции систем прямого ввода отличались простотой. Они состояли из вентиля и направляющей втулки, которые служили для ввода очень тонкой иглы шприца внутрь капиллярной колонки и для уплотнения системы ввода в процессе анализа и температурного программирования. [c.148] Одно из критических требований к подобным системам состоит в том, чтобы с целью исключения дискриминации кЬм-понентов температура зоны, куда вводится проба, была ниже, чем температура кипения растворителя. В первых конструкциях начальная зона колонки не снабжалась независимой системой терморегулирования. Ее температура целиком определялась температурой термостата колонок. Это ограничение было снято в конструкциях систем прямого ввода со вторичным охлаждением [36]. Однако вторичное охлаждение становится мало эффективным, когда температура термостата больше чем на 60 °С превышает температуру кипения растворителя. Воспроизводимость количественных результатов также существенно зависит от того, насколько герметична система в период дозирования. Потери части пробы вместе с газом-носителем должны быть исключены. Поддержание на достаточно низком уровне предела обнаружения микропримесей в системе прямого ввода обеспечивается возмож-148. [c.148] Вернуться к основной статье