Etapas de análise de separação por cromatografia gasosa

A vantagem de cromatografia gasosa é que ele pode separar e analisar misturas de múltiplos componentes. No entanto, como existem muitas substâncias que podem ser utilizadas para análise cromatográfica, os tempos de aparecimento dos picos cromatográficos de diferentes componentes na mesma fase estacionária podem ser os mesmos, por isso é difícil caracterizar substâncias desconhecidas apenas com base nos picos cromatográficos. Para uma amostra desconhecida, devemos primeiro compreender a sua origem, natureza e propósito analítico; com base nisso, podemos fazer uma estimativa preliminar da amostra; e então usar um determinado método para conduzir a identificação qualitativa com base em substâncias puras conhecidas ou dados de referência qualitativos cromatográficos relevantes. Por favor veja o seguinte:

1. Fonte e método de pré-tratamento de amostras

As amostras que podem ser analisadas diretamente por GC são geralmente gases ou líquidos. As amostras sólidas devem ser dissolvidas em solvente apropriado antes da análise e garantir que as amostras não contenham componentes (como sais inorgânicos) que não possam ser analisados ​​por GC, o que pode danificar os componentes da coluna cromatográfica. Desta forma, quando recebemos uma amostra desconhecida, devemos compreender a fonte, para podermos estimar os componentes que a amostra pode conter e a faixa de ponto de ebulição da amostra. Se o sistema de amostra for simples e os componentes da amostra puderem ser vaporizados, ele poderá ser analisado diretamente. Se houver componentes na amostra que não possam ser analisados ​​diretamente pelo GC, ou se a concentração da amostra for muito baixa, deverá ser realizado o pré-tratamento necessário, como adsorção, análise, extração, concentração, diluição, purificação, derivatização e outros métodos para processar a amostra.

2. Determine a configuração do instrumento

A chamada configuração do instrumento refere-se a qual dispositivo de injeção de amostra, qual gás de arraste, qual coluna cromatográfica e qual detector são usados ​​para analisar amostras.

Geralmente, o tipo de detector deve ser determinado primeiro. Os detectores FID são frequentemente escolhidos para hidrocarbonetos, e os detectores ECD são fáceis de escolher para substâncias contendo mais grupos eletronegativos (F, Cl, etc.) e menos teor de hidrocarbonetos; quando os requisitos de sensibilidade de detecção não são elevados ou estão incluídos componentes que não sejam hidrocarbonetos, os detectores TCD podem ser escolhidos; para amostras contendo enxofre e fósforo, detectores FPD podem ser escolhidos.

Para amostras líquidas, você pode escolher o método de injeção de almofada de diafragma, e amostras de gás podem usar uma válvula de seis vias ou método de injeção de dessorção térmica por adsorção. A cromatografia geral configura apenas o método de injeção da almofada do diafragma, de modo que as amostras de gás podem ser analisadas usando o método de injeção da almofada do diafragma por análise de solvente de adsorção.

Selecione colunas cromatográficas adequadas de acordo com as propriedades dos componentes a serem testados e geralmente siga a regra de similaridade e compatibilidade. Selecione uma coluna apolar ao separar substâncias apolares e selecione uma coluna polar ao separar substâncias polares. Após a determinação da coluna cromatográfica, a temperatura de trabalho da coluna cromatográfica é determinada de acordo com a diferença nos coeficientes de distribuição dos componentes a serem testados na amostra. O método isotérmico é adotado para sistemas simples, e o método de temperatura programada é adotado para análise de sistemas complexos com grandes diferenças nos coeficientes de distribuição.

Os gases transportadores comumente usados ​​são hidrogênio, nitrogênio, hélio, etc. O hidrogênio e o hélio têm pesos moleculares pequenos e são frequentemente usados ​​como gases transportadores para cromatografia em coluna compactada; o nitrogênio tem um grande peso molecular e é frequentemente usado como gás de arraste para cromatografia gasosa capilar; o hélio é usado como gás de arraste para espectrometria de massa por cromatografia gasosa.

3. Determine as condições operacionais iniciais

Quando a amostra estiver pronta e a configuração do instrumento determinada, a separação experimental poderá começar. Neste momento, as condições iniciais de separação devem ser determinadas, que incluem principalmente o volume de injeção, a temperatura da porta de injeção, a temperatura do detector, a temperatura da coluna e a vazão do gás de arraste. O volume de injeção é determinado com base na concentração da amostra, capacidade da coluna e sensibilidade do detector. Quando a concentração da amostra não excede 10mg/mL, o volume de injeção da coluna empacotada é geralmente de 1 a 5uL, enquanto para uma coluna capilar, se a proporção de divisão for 50:1, o volume de injeção geralmente não excede 2uL. A temperatura da porta de injeção é determinada principalmente pela faixa de ponto de ebulição da amostra, e a temperatura operacional da coluna cromatográfica também deve ser considerada. Em princípio, é vantajoso ter uma temperatura mais elevada na porta de injeção, geralmente próxima do ponto de ebulição do componente com o ponto de ebulição mais alto na amostra, mas inferior à temperatura facilmente decomposta.

4. Otimização das condições de separação

O objetivo da otimização das condições de separação é alcançar os resultados de separação necessários no menor tempo de análise. Quando o objetivo da separação da linha de base não pode ser alcançado alterando a temperatura da coluna e a vazão do gás de arraste, uma coluna cromatográfica mais longa deve ser substituída, ou mesmo uma coluna cromatográfica com fase estacionária diferente, pois em GC a coluna cromatográfica é a chave para o sucesso da separação.

5. Identificação qualitativa

A chamada identificação qualitativa serve para determinar a atribuição dos picos cromatográficos. Para amostras simples, elas podem ser caracterizadas por materiais de referência. Ou seja, nas mesmas condições cromatográficas, injetar a amostra padrão e a amostra real separadamente, e determinar qual pico do cromatograma é o componente a ser analisado de acordo com o valor de retenção. Deve-se notar que diferentes compostos podem ter o mesmo valor de retenção na mesma coluna, portanto não é suficiente utilizar apenas um dado de retenção para a determinação qualitativa de amostras desconhecidas. O método qualitativo do índice de retenção de coluna dupla ou multicoluna é mais confiável em GC, porque a probabilidade de compostos diferentes terem o mesmo valor de retenção em colunas diferentes é muito menor. A espectrometria de massa por cromatografia gasosa pode ser usada quando as condições permitirem.

6. Análise quantitativa

É necessário determinar qual método quantitativo utilizar para determinar o conteúdo do componente a ser testado. Os métodos quantitativos cromatográficos comumente usados ​​nada mais são do que método de porcentagem da área do pico (altura do pico), método de normalização, método de padrão interno, método de padrão externo e método de adição de padrão (também chamado de método de superposição). O método percentual da área do pico (altura do pico) é o mais simples, mas o menos preciso. O método é opcional apenas se a amostra consistir em homólogos ou for apenas para quantificação aproximada. Em comparação, o método do padrão interno tem a maior precisão quantitativa porque quantifica usando o valor de resposta relativo ao padrão (chamado de padrão interno), que é adicionado à amostra padrão e à amostra desconhecida, respectivamente, para que erros devido a flutuações nas condições operacionais (incluindo o volume de injeção) possam ser compensados. Já no método de adição de padrão, um padrão da substância a ser testada é adicionado quantitativamente a uma amostra desconhecida e, em seguida, é realizado um cálculo quantitativo com base no aumento da área do pico (ou altura do pico). O processo de preparação da amostra é semelhante ao método do padrão interno, mas o princípio de cálculo é inteiramente derivado do método do padrão externo. A precisão da quantidade legal de adição padrão deve estar entre o método do padrão interno e o método do padrão externo.

7. Verificação do método

A chamada verificação do método visa comprovar a praticidade e confiabilidade do método desenvolvido. Praticidade geralmente se refere a se todas as configurações de instrumentos utilizadas podem ser adquiridas como mercadorias, se o método de processamento da amostra é simples e fácil de operar, se o tempo de análise é razoável e se o custo da análise é aceitável para os pares. A confiabilidade inclui a faixa linear de quantificação, limite de detecção, recuperação do método, repetibilidade, reprodutibilidade e precisão.