5.5. Область применения метода.
Для санитарно-химического анализа важна количественная характеристика метода ГЖХ: площадь каждого пика хроматограммы пропорциональна концентрации соответствующего компонента, следовательно, она может быть использована для точного определения этой концентрации. Точность, достигаемая в ГЖХ, зависит от методики проведения опыта, конструкции детектора, метода интегрирования и концентрации пробы. Относительная ошибка в определении площадей основных пиков хроматограммы, измеренных вручную, обычно составляет около 1—2%.
Метод ГХ высокочувствителен. Простейшие конструкции детектора по теплопроводности позволяют определять около 0,01% компонента в смеси. Пламенно-ионизационный детектор дает возможность легко определять миллионные доли компонента, а селективный детектор по электронному захвату и фосфорный детектор — миллиардные доли и даже пикограммы (10-12 г) вещества, причем для ГХ требуются небольшие пробы. Этот метод применяется для идентификации и определения любого вещества, имеющего давление пара 1—1000 мм при температуре колонки (—70)—(+400)° С.
5.6. Хроматографический процесс.
Газ-носитель поступает в термостатируемую хроматографическую колонку из баллона. При изотермическом режиме анализа сопротивление колонки постоянно. Для поддержания постоянного давления на входе в колонку и для сохранения постоянной скорости газа-носителя используют регулятор давления. При данной температуре постоянная скорость газа-носителя обеспечивает постоянство времени удерживания анализируемых веществ. В связи с постоянством скорости газа-носителя компоненты анализируемой смеси можно охарактеризовать удерживаемым объемом (объемом газа-носителя, прошедшего за время от начала анализа до момента выхода пика).
Требования, предъявляемые к газу-носителю: инертность к анализируемой пробе и жидкой фазе; обеспечение соответствующих диффузионных характеристик анализируемых веществ; легкодоступность и аналитическая частота; низкая стоимость; соответствие используемому детектору.
Эффективность колонки зависит от выбора соответствующей линейной скорости. Для колонок с наружным диаметром 6 и 3 мм оптимальная скорость соответственно равна 75 и 25 мл/мин. Более просто и быстро скорость газа-носителя можно измерить пенным измерителем, который присоединяют к выходу хроматографа. В пенный измеритель скорости наливают раствор моющего вещества, заполняя резиновую грушу и трубку измерителя до уровня бокового отвода (но не выше). Затем добавляют еще немного раствора так, чтобы он попадал в боковой отвод только тогда, когда нажата резиновая груша. При протекании газа-носителя через измеритель скорости во время нажатия резиновой груши образуются мыльные пузыри, которые выносятся в градуированную трубку. Прежде чем приступить к измерениям, смачивают трубку, пропуская несколько таких пузырей. Определяя скорость потока, по секундомеру измеряют время t (в секундах), необходимое мыльному пузырю для прохождения объема 10 мл, заключенного между двумя отметками на градуированной трубке. Скорость потока газа-носителя рассчитывают по формуле
Ввод пробы - одна из самых ответственных процедур ГХ анализа является, особенно актуальной в ГХ санитарном анализе, где содержание определяемого ингредиента может быть очень низким. Проба должна быть введена на колонку быстро в виде «пробки», т. е. чтобы поступаемая проба была возможно менее разбавленной газом-носителем. Газы обычно вводят с помощью герметичных газовых шприцев, пробоотборных кранов или клапанных устройств. Дозирующее устройство должно обеспечивать, кроме точности и воспроизводимости дозируемого объема, еще и возможно меньшее время ввода пробы. Жидкие пробы вводят шприцами. В последнее время стали выпускать устройства для непосредственного ввода проб твердых веществ. Однако более простой метод ввода твердых проб состоит в растворении веществ в таком растворителе, пик которого легко отделяется от пиков веществ. Стандартная методика ввода проб состоит в прокалывании шприцем и введении определяемого объема пробы.
Для ввода жидких проб применяются также дозирующие пипетки, в которых анализируемая жидкость заполняет под действием капиллярных сил дозирующий объем, после чего жидкая проба переносится в колонку.
При анализе летучих веществ и для обеспечения высокой точности анализа прибегают к вводу в испаритель хроматографа стеклянных или металлических ампул, содержащих взвешенное количество вещества. Посредством специального устройства ампулу разрушают, и вещества поступают в колонку.
Хроматографическая колонка — главная составная часть, в которой достигается действительное разделение компонентов смеси. Колонка может быть изготовлена из прямой, согнутой или свернутой в спираль медной, алюминиевой, стеклянной или из нержавеющей стали трубки. Следует ограничить изготовление колонок из меди, так как этот металл сильно адсорбирует или реагирует с аммиаком, ацетиленами и др. Успех ГХ зависит от выбора колонки. Для обеспечения равномерной набивки трубки сначала наполняют твердым инертным носителем, на который в виде тонкой пленки нанесена нелетучая жидкость, а затем скручивают в спираль для увеличения длины колонок. Капиллярные колонки — это полые трубки малою диаметра, на стенки которых нанесена тонкая пленка жидкости. Наиболее эффективными являются прямые колонки, однако при работе в области высоких температур они вызывают некоторые затруднения. При скручивании трубки в спираль диаметр спирали должен быть в десять раз больше диаметра трубки. Это условие обязательно для уменьшения влияния диффузии и стеночного эффекта.
С увеличением длины колонки разделение улучшается. Однако, когда колонки слишком длинные, разделение становится хуже, при этом необходимо создавать очень высокие давления на входе, которые вызывают затруднения при вводе пробы и обеспечении герметичности. Длина обычных аналитических колонок составляет 1—4 м. Для длинных колонок характерно, что допустима величина пробы пропорциональна корню квадратному из длины колонки. Так как количество фазы в колонке пропорционально ее длине, то допустимая доза пропорциональна корню квадратному из количества фазы. В этом случае становится возможным увеличение проб, что является преимуществом длинных колонок.