خطوات تحليل الفصل الكروماتوغرافي للغاز

ميزة كروماتوغرافيا الغاز  هو أنه يمكنه فصل وتحليل مخاليط من مكونات متعددة. ومع ذلك، نظرًا لوجود العديد من المواد التي يمكن استخدامها للتحليل الكروماتوغرافي، فإن أوقات ظهور القمم الكروماتوغرافية لمكونات مختلفة على نفس المرحلة الثابتة قد تكون هي نفسها، لذلك من الصعب توصيف المواد غير المعروفة بناءً على القمم الكروماتوغرافية وحدها. بالنسبة للعينة غير المعروفة، يجب علينا أولاً أن نفهم مصدرها وطبيعتها والغرض التحليلي منها؛ وعلى هذا الأساس يمكننا إجراء تقدير أولي للعينة؛ ثم استخدم طريقة معينة لإجراء التحديد النوعي بناءً على المواد النقية المعروفة أو البيانات المرجعية النوعية الكروماتوغرافية ذات الصلة. يرجى الاطلاع على ما يلي: 

1. مصدر وطريقة المعالجة للعينات

العينات التي يمكن تحليلها مباشرة بواسطة GC عادة ما تكون غازات أو سوائل. يجب إذابة العينات الصلبة في مذيب مناسب قبل التحليل، والتأكد من أن العينات لا تحتوي على مكونات (مثل الأملاح غير العضوية) التي لا يمكن تحليلها بواسطة GC، مما قد يؤدي إلى تلف مكونات العمود الكروماتوغرافي. وبهذه الطريقة، عندما نتلقى عينة غير معروفة، يجب أن نفهم المصدر، وذلك لتقدير المكونات التي قد تحتويها العينة ونطاق درجة غليان العينة. إذا كان نظام العينة بسيطًا ويمكن تبخير مكونات العينة، فيمكن تحليلها مباشرة. إذا كانت هناك مكونات في العينة لا يمكن تحليلها مباشرة بواسطة GC، أو كان تركيز العينة منخفضًا جدًا، فيجب إجراء المعالجة المسبقة اللازمة، مثل الامتزاز والتحليل والاستخلاص والتركيز والتخفيف والتنقية والاشتقاق وطرق أخرى لمعالجة العينة.       

2. تحديد تكوين الصك

ويشير ما يسمى بتكوين الأداة إلى جهاز حقن العينة، والغاز الحامل، والعمود الكروماتوغرافي، والكاشف المستخدم لتحليل العينات. 

بشكل عام، يجب تحديد نوع الكاشف أولاً. غالبًا ما يتم اختيار كاشفات FID للهيدروكربونات، ومن السهل اختيار كاشفات ECD للمواد التي تحتوي على مجموعات أكثر سالبية كهربية (F، Cl، إلخ) ومحتوى أقل من الهيدروكربون؛ عندما لا تكون متطلبات حساسية الكشف عالية أو يتم تضمين المكونات غير الهيدروكربونية، يمكن اختيار كاشفات TCD؛ بالنسبة للعينات التي تحتوي على الكبريت والفوسفور، يمكن اختيار كاشفات FPD.          

بالنسبة للعينات السائلة، يمكنك اختيار طريقة حقن وسادة الحجاب الحاجز، ويمكن لعينات الغاز استخدام صمام سداسي الاتجاه أو طريقة حقن الامتزاز الحراري. يقوم التحليل اللوني العام فقط بتكوين طريقة حقن لوحة الحجاب الحاجز، لذلك يمكن تحليل عينات الغاز باستخدام طريقة حقن لوحة الامتزاز وتحليل المذيبات والحجاب الحاجز. 

اختيار الأعمدة الكروماتوغرافية المناسبة حسب خصائص المكونات المراد اختبارها، واتباع قاعدة التشابه والتوافق بشكل عام. اختيار عمود غير قطبي عند فصل المواد غير القطبية، واختيار عمود قطبي عند فصل المواد القطبية. بعد تحديد العمود الكروماتوجرافي، يتم تحديد درجة حرارة عمل العمود الكروماتوجرافي وفقاً لاختلاف معاملات توزيع المكونات المراد اختبارها في العينة. يتم اعتماد الطريقة المتساوية الحرارة للأنظمة البسيطة، ويتم اعتماد طريقة درجة الحرارة المبرمجة للتحليل للأنظمة المعقدة ذات الاختلافات الكبيرة في معاملات التوزيع. 

الغازات الحاملة شائعة الاستخدام هي الهيدروجين والنيتروجين والهيليوم وما إلى ذلك. للهيدروجين والهيليوم أوزان جزيئية صغيرة وغالبًا ما تستخدم كغازات حاملة للتحليل اللوني للعمود المعبأ؛ يتمتع النيتروجين بوزن جزيئي كبير وغالبًا ما يستخدم كغاز حامل في التحليل اللوني للغاز الشعري؛ يستخدم الهيليوم كغاز حامل في قياس الطيف الكتلي للغاز. 

3. تحديد ظروف التشغيل الأولية

عندما تصبح العينة جاهزة ويتم تحديد تكوين الأداة، يمكن أن يبدأ الفصل التجريبي. في هذا الوقت، يجب تحديد شروط الفصل الأولية، والتي تشمل بشكل أساسي حجم الحقن، ودرجة حرارة منفذ الحقن، ودرجة حرارة الكاشف، ودرجة حرارة العمود، ومعدل تدفق الغاز الحامل. يتم تحديد حجم الحقن بناءً على تركيز العينة وسعة العمود وحساسية الكاشف. عندما لا يتجاوز تركيز العينة 10 ملغ/مل، يكون حجم الحقن للعمود المعبأ عادة 1-5 ميكرولتر، بينما بالنسبة للعمود الشعري، إذا كانت نسبة الانقسام 50:1، فإن حجم الحقن بشكل عام لا يتجاوز 2 ميكرولتر. يتم تحديد درجة حرارة منفذ الحقن بشكل أساسي من خلال نطاق نقطة غليان العينة، ويجب أيضًا مراعاة درجة حرارة تشغيل العمود الكروماتوغرافي. من حيث المبدأ، من المفيد أن تكون درجة الحرارة أعلى في منفذ الحقن، وتكون عمومًا قريبة من نقطة غليان المكون ذي أعلى نقطة غليان في العينة، ولكنها أقل من درجة الحرارة التي تتحلل بسهولة.           

4. تحسين ظروف الفصل

الغرض من تحسين ظروف الفصل هو تحقيق نتائج الفصل المطلوبة في أقصر وقت للتحليل. عندما لا يمكن تحقيق الغرض من الفصل الأساسي عن طريق تغيير درجة حرارة العمود ومعدل تدفق الغاز الحامل، يجب استبدال عمود كروماتوغرافي أطول، أو حتى عمود كروماتوغرافي بمرحلة ثابتة مختلفة، لأنه في GC، العمود الكروماتوغرافي هو مفتاح نجاح الفصل.   

5. التحديد النوعي

ما يسمى بالتحديد النوعي هو تحديد إسناد القمم الكروماتوغرافية. بالنسبة للعينات البسيطة، يمكن وصفها بالمواد المرجعية. أي أنه في ظل نفس الظروف الكروماتوغرافية، قم بحقن العينة القياسية والعينة الفعلية بشكل منفصل، وحدد أي قمة في المخطط الكروماتوغرافي هي المكون الذي سيتم تحليله وفقًا لقيمة الاحتفاظ. تجدر الإشارة إلى أن المركبات المختلفة قد يكون لها نفس قيمة الاحتفاظ في نفس العمود، لذلك لا يكفي استخدام بيانات استبقاء واحدة فقط لتحديد النوعية للعينات غير المعروفة. تعتبر الطريقة النوعية لمؤشر الاحتفاظ بعمود مزدوج أو متعدد الأعمدة أكثر موثوقية في GC، لأن احتمالية وجود مركبات مختلفة لها نفس قيمة الاحتفاظ على أعمدة مختلفة أقل بكثير. يمكن استخدام قياس الطيف الكتلي للغاز عندما تسمح الظروف بذلك.   

6. التحليل الكمي

ومن الضروري تحديد الطريقة الكمية التي سيتم استخدامها لتحديد محتوى المكون المراد اختباره. الطرق الكمية الكروماتوغرافية شائعة الاستخدام ليست أكثر من طريقة النسبة المئوية لمنطقة الذروة (ذروة الارتفاع)، وطريقة التطبيع، والطريقة القياسية الداخلية، والطريقة القياسية الخارجية وطريقة الإضافة القياسية (وتسمى أيضًا طريقة التراكب). تعد طريقة النسبة المئوية لمنطقة الذروة (ذروة الارتفاع) هي الأبسط ولكنها الأقل دقة. تكون هذه الطريقة اختيارية فقط إذا كانت العينة تتكون من متماثلات أو مخصصة للقياس الكمي التقريبي فقط. بالمقارنة، تتمتع الطريقة القياسية الداخلية بأعلى دقة كمية لأنها تحدد الكمية باستخدام قيمة الاستجابة المتعلقة بالمعيار (وتسمى المعيار الداخلي)، والتي تتم إضافتها إلى العينة القياسية والعينة غير المعروفة على التوالي، بحيث يمكن تعويض الأخطاء الناجمة عن التقلبات في ظروف التشغيل (بما في ذلك حجم الحقن). أما بالنسبة لطريقة الإضافة القياسية، فيتم إضافة معيار المادة المراد اختبارها كمياً إلى عينة غير معروفة، ومن ثم يتم إجراء حساب كمي على أساس الزيادة في مساحة الذروة (أو ذروة الارتفاع). تشبه عملية تحضير العينة الطريقة القياسية الداخلية، لكن مبدأ الحساب مشتق بالكامل من الطريقة القياسية الخارجية. يجب أن تكون دقة إضافة الكمية القانونية القياسية بين الطريقة القياسية الداخلية والطريقة القياسية الخارجية. 

7. التحقق من الطريقة

إن ما يسمى بالتحقق من الطريقة هو إثبات التطبيق العملي والموثوقية للطريقة المطورة. يشير التطبيق العملي عمومًا إلى ما إذا كان يمكن شراء جميع تكوينات الأجهزة المستخدمة كسلع، وما إذا كانت طريقة معالجة العينات بسيطة وسهلة التشغيل، وما إذا كان وقت التحليل معقولًا، وما إذا كانت تكلفة التحليل مقبولة للأقران. تتضمن الموثوقية النطاق الخطي للقياس الكمي، وحدود الاكتشاف، وطريقة الاسترداد، والتكرار، والتكرار، والدقة.