Häufige Fragen und Überlegungen zur Gaschromatographie
1. Was sind die Charakteristika der Gaschromatographie?
A: Die Gaschromatographie ist eine Art der Chromatographie, die Gas als mobile Phase verwendet. Ihre Vorteile für Trennung und Analyse sind: 1. Hohe Empfindlichkeit: Sie kann Substanzmengen bis zu 10⁻¹³ Gramm nachweisen und eignet sich zur Analyse von Spurenverunreinigungen in ultrareinen Gasen, hochmolekularen Monomeren und Spurengiften in Luft. 2. Hohe Selektivität: Sie kann Isomere und Isotope mit sehr ähnlichen Eigenschaften effektiv trennen. 3. Hohe Effizienz: Sie kann komplexe Proben in Einzelkomponenten auftrennen. 4. Hohe Geschwindigkeit: Eine allgemeine Analyse kann in wenigen Minuten abgeschlossen werden, was die Produktionssteuerung erleichtert. 5. Breites Anwendungsspektrum: Sie kann sowohl gasförmige und flüssige Proben mit geringem als auch mit hohem Gehalt analysieren, unabhängig vom Komponentengehalt. 6. Geringes benötigtes Probenvolumen: Im Allgemeinen werden wenige Milliliter für Gasproben und wenige Mikroliter oder einige zehn Mikroliter für Flüssigproben verwendet. 7. Die Ausrüstung und Bedienung sind relativ einfach, und das Instrument ist preiswert.
2. Was ist das Trennprinzip der Gaschromatographie? Antwort: Die Gaschromatographie ist ein physikalisches Trennverfahren. Sie nutzt den geringen Unterschied im Verteilungskoeffizienten (Löslichkeit) der Komponenten der zu untersuchenden Substanz zwischen zwei verschiedenen Phasen. Wenn sich die beiden Phasen relativ zueinander bewegen, werden diese Substanzen wiederholt zwischen den beiden Phasen verteilt, wodurch der ursprünglich geringe Eigenschaftsunterschied eine große Wirkung erzeugt und so die verschiedenen Komponenten getrennt werden.
3. Was ist Gaschromatographie? Wie viele Kategorien gibt es? Antwort: Alle Chromatographieverfahren, die Gas als mobile Phase verwenden, werden allgemein als Gaschromatographie bezeichnet. Allgemein können sie nach folgenden Aspekten klassifiziert werden: 1. Klassifizierung nach dem Aggregatzustand der stationären Phase: (1) Gas-Fest-Chromatographie: Die stationäre Phase ist ein fester Adsorbent. (2) Gas-Flüssig-Chromatographie: Die stationäre Phase ist eine Flüssigkeit, die auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht ist.
2. Klassifizierung nach physikalisch-chemischen Prozessprinzipien: (1) Adsorptionschromatographie: Chromatographie, die die Unterschiede in den physikalischen Adsorptionseigenschaften verschiedener Komponenten auf einer festen Adsorptionsoberfläche zur Trennung nutzt. (2) Verteilungschromatographie: Chromatographie, die die unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten verschiedener Komponenten zwischen zwei Phasen zur Trennung nutzt. (3) Sonstige: Ionenaustauschchromatographie basierend auf dem Prinzip des Ionenaustauschs; Elektrochromatographie basierend auf dem elektrokinetischen Effekt von Kolloiden; Thermochromatographie basierend auf der Ausnutzung von Temperaturänderungen usw.
3. Klassifizierung nach Art der stationären Phase: (1) Säulenchromatographie: Die stationäre Phase befindet sich in der Chromatographiesäule. Gepackte Säulen, Hohlsäulen und Kapillarsäulen gehören alle zu dieser Kategorie. (2) Papierchromatographie: Als Träger wird Filterpapier verwendet. (3) Dünnfilmchromatographie: Die stationäre Phase ist ein aus Pulver gepresster Dünnfilm.
4. Klassifizierung nach dem Prinzip des kinetischen Prozesses: Sie kann in drei Typen unterteilt werden: Spülmethode, Verdrängungsmethode und Gegenstrommethode.
4. Wie ist der Prozess einer einfachen Gaschromatographie-Analysevorrichtung aufgebaut? Antwort: Der Prozess einer einfachen Gaschromatographie-Analysevorrichtung besteht grundsätzlich aus vier Teilen: 1. Gasquelle 2. Probenaufgabevorrichtung 3. Chromatographiesäule 4. Identifikator und Registriergerät
5. Was sind gängige Begriffe und Grundkonzepte der Gaschromatographie? Antwort: 1. Phase, stationäre Phase und mobile Phase: Ein homogener Teil eines Systems wird als Phase bezeichnet. Bei chromatographischen Trennungen wird die stationäre Phase als stationäre Phase bezeichnet; die Fluüssigkeit, die durch oder entlang der stationären Phase bewegt wird, heißt mobile Phase. 2. Chromatographischer Peak: Die Kurven, die auf dem Registriergerät erscheinen, nachdem eine Substanz die Chromatographiesäule passiert hat und in den Detektor eintritt, heißen chromatographische Peaks. 3. Basislinie: Unter chromatographischen Betriebsbedingungen, wenn kein Analyt den Detektor passiert, wird die Kurve des Detektorrauschens über die Zeit als Basislinie bezeichnet. 4. Peak Höhe und Halbwertsbreite: Der Abstand zwischen dem Schnittpunkt einer Linie vom Konzentrationsmaximum des Peaks zur Basislinie wird als Peakhöhe bezeichnet, allgemein ausgedrückt als h. Die Breite auf halber Peakhöhe wird als Halbwertsbreite bezeichnet, allgemein ausgedrückt als x1/2. 5. Peakfläche: Die Fläche, die von der Elutionskurve (chromatographischer Peak) und der Basislinie gebildet wird, heißt Peakfläche, ausgedrückt als A. 6. Totzeit, Retentionszeit und korrigierte Retentionszeit: Die Zeit von der Injektion bis zum Peakmaximum des Inertgas-Peaks wird als Totzeit bezeichnet, ausgedrückt als td. Die Zeit von der Injektion bis zum Erscheinen des höchsten Werts des chromatographischen Peaks heißt Retentionszeit, dargestellt als tr. Die Differenz zwischen Retentionszeit und Totzeit wird als korrigierte Retentionszeit bezeichnet, dargestellt als Vd. 7. Totvolumen, Retentionsvolumen und korrigiertes Retentionsvolumen: Das Produkt aus Totzeit und mittlerer Flussrate des Trägergases heißt Totvolumen, dargestellt als Vd; die mittlere Flussrate des Trägergases wird als Fc dargestellt, Vd=td×Fc. Das Produkt aus Retentionszeit und mittlerer Flussrate des Trägergases heißt Retentionsvolumen, dargestellt als Vr, Vr=tr×Fc. 8. Retentionsfaktor und Retention ... [gekürzt]
6. Was sind die allgemeinen Kriterien für die Auswahl eines Trägergases? Welche Trägergase werden in der Gaschromatographie üblicherweise verwendet? Antwort: Als Trägergase für die Gaschromatographie (GC) verwendete Gase müssen mehrere wesentliche Kriterien erfüllen, darunter gute chemische Stabilität, hohe Reinheit, niedrige Kosten, leichte Verfügbarkeit und Kompatibilität mit dem eingesetzten Detektor. Üblicherweise verwendete Trägergase sind Wasserstoff, Stickstoff, Argon, Helium und Kohlendioxid. Jedes Gas hat seine Vorteile und Grenzen, was die Wahl je nach spezifischen Analyseanforderungen und der Art der zu analysierenden Proben beeinflusst.
In letzter Zeit gibt es einen deutlichen Trend, Helium durch Wasserstoff zu ersetzen, bedingt durch die steigenden Kosten und Versorgungsprobleme bei Helium. Wasserstoff bietet mehrere Vorteile, darunter verbesserte Empfindlichkeit und kürzere Analysezeiten. Um diesen Übergang zu erleichtern, bieten Hersteller wie PEAK, LNI und Hovogen Lösungen zur Wasserstofferzeugung vor Ort an, die es Laboren ermöglichen, Wasserstoffgas nach Bedarf zu produzieren. Dies trägt nicht nur zur Lösung der Kostenproblematik bei, sondern sichert auch eine kontinuierliche Versorgung mit hochreinem Wasserstoff für Gaschromatographie-Anwendungen.
7. Warum muss Trägergas gereinigt werden? Wie sollte es gereinigt werden? Antwort: Reinigung ist die Entfernung von Verunreinigungen wie organischen Stoffen, Spuren Sauerstoff und Feuchtigkeit aus dem Trägergas, um dessen Reinheit zu verbessern. Die Verwendung unreiner Gase als Trägergas kann zum Säulenversagen, zu Probenvariabilität, erhöhtem Basislinienrauschen in der Wasserstoffflammenchromatographie und schlechter Linearität in der Wärmeleitfähigkeitschromatographie führen. Daher muss Trägergas gereinigt werden. Im Allgemeinen werden chemische Behandlungen, wie aktiviertes Kupfer, zur Entfernung von Sauerstoff verwendet; Molekularsiebe und aktivierte Kohle zur Entfernung organischer Verunreinigungen; sowie Silikagel und Molekularsiebe zur Entfernung von Feuchtigkeit.
8. Welche Methoden gibt es für die Probenaufgabe? Antwort: Die chromatographische Trennung erfordert, dass eine bestimmte Probenmenge in möglichst kurzer Zeit in Form eines „Pfropfens“ aufgegeben wird. Die Aufgabemethoden können unterteilt werden in: 1. Gasprobe: Es gibt im Allgemeinen vier Aufgabemethoden: (1) Spritzenaufgabe (2) Aufgabe über Volumenrohr (3) Aufgabe mit festem Volumen (4) automatische Gasaufgabe. Spritzenaufgabe und automatische Gasaufgabe werden üblicherweise verwendet. Die Vorteile der Spritzenaufgabe sind Flexibilität und Einfachheit, jedoch ist die Wiederholbarkeit des Aufgabevolumens schlecht. Die automatische Gasaufgabe verwendet ein Quantitativventil zur Aufgabe, das eine gute Wiederholbarkeit bietet und automatisch betrieben werden kann. 2. Flüssigprobe: Im Allgemeinen wird eine Mikrospritze zur Aufgabe verwendet, was einfach und schnell ist. Es kann auch eine quantitative automatische Aufgabe verwendet werden, die eine gute Wiederholbarkeit bietet. 3. Festprobe: Die Probe wird üblicherweise in einem Lösungsmittel gelöst und dann nach derselben Methode wie bei der Flüssigaufgabe aufgegeben. Es werden auch Feststoffinjektoren zur Aufgabe verwendet.
9. Beschreiben Sie kurz die Auswirkungen von Säulenlänge, Säuleninnendurchmesser, Säulentemperatur, Trägergasfluss, stationärer Phase, Injektion und anderen Betriebsbedingungen auf die Trennung in der Gaschromatographie.
A: Die Betriebsbedingungen beeinflussen chromatographische Trennungen maßgeblich. 1. Säulenlänge und Innendurchmesser: Allgemein verbessern längere Säulen die Trennleistung, während kürzere Säulen eine schnellere Destillation ermöglichen. Ein kleinerer Innendurchmesser führt zu besserer Trennung, während ein größerer Innendurchmesser den Durchsatz erhöht. Ein jedoch zu großer Innendurchmesser kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Trägers in der Säule führen. Analytische Säulen haben typischerweise einen Innendurchmesser von 3–6 mm und eine Länge von 1–4 Metern.
2. Säulentemperatur: Dies ist eine kritische Betriebsvariable, die Trenneffizienz und Analysegeschwindigkeit direkt beeinflusst. Die Auswahl der Säulentemperatur basiert auf dem Siedebereich des Gemischs, dem Verhältnis der stationären Phase und der Empfindlichkeit des Detektors. Eine Erhöhung der Säulentemperatur verkürzt die Analysezeit; eine Verringerung der Temperatur erhöht die Selektivität der Säule, erleichtert die Komponententrennung, verbessert die Säulenstabilität und verlängert die Säulenlebensdauer. Eine Säulentemperatur gleich oder einige zehn Grad über dem durchschnittlichen Siedepunkt der Probe ist im Allgemeinen angemessen. Niedrige Säulentemperaturen werden für flüchtige Proben verwendet, hohe Temperaturen für weniger flüchtige Proben.
3. Trägergasfluss: Der Trägergasfluss ist einer der wichtigsten Faktoren für chromatographische Trennungen. Allgemein führen höhere Flüsse zu schmaleren chromatographischen Peaks, während niedrigere Flüsse zu breiteren Peaks führen. Sowohl ein zu hoher als auch ein zu niedriger Fluss kann sich jedoch negativ auf Trennungen auswirken. Der Fluss sollte stabil sein, wobei ein typischer Bereich von 10–100 ml/min der Idealwert ist.
4. Stationäre Phase: Die stationäre Phase besteht aus einem festen Adsorbenten oder einem mit einer stationären Flüssigkeit beschichteten Träger. (1) Partikelgröße des festen Adsorbenten oder Trägers: Im Allgemeinen werden 40–60 mesh, 60–80 mesh und 80–100 mesh verwendet. Bei Verwendung von Säulen gleicher Länge haben feine Partikel eine bessere Trenneffizienz als grobe Partikel. (2) Gehalt an stationärer Flüssigkeit: Der Gehalt an stationärer Flüssigkeit hat erheblichen Einfluss auf die Trenneffizienz. Das Gewichtsverhältnis der stationären Flüssigkeit zum Träger beträgt im Allgemeinen 15–25 %. Ein zu hohes Verhältnis beeinträchtigt die Trennung, während ein zu niedriges Verhältnis ein Tailing der chromatographischen Peaks verursacht.
5. Injektion: Allgemein führen eine schnellere Injektion, kleinere Injektionsvolumina und höhere Injektionstemperaturen zu besseren Trennergebnissen. Bei Flüssigproben sollte die Injektionsgeschwindigkeit hoch sein, und die Verdampfungstemperatur sollte über dem Siedepunkt der hochsiedenden Komponenten in der Probe liegen. Dies stellt sicher, dass sich die chromatographischen Peaks nicht verbreitern und so die Säuleneffizienz maximiert wird. Innerhalb einer bestimmten Grenze des Injektionsvolumens bleibt die volle Breite auf halber Höhe (FWHM) des chromatographischen Peaks konstant. Ein übermäßiges Injektionsvolumen überlädt die Säule. Im Allgemeinen verdoppelt eine Vervierfachung der Säulenlänge das zulässige Probenvolumen. Für Routineanalysen beträgt das Injektionsvolumen bei Flüssigkeiten 1–20 μL; bei Gasen 0,1–5 ml.
10. Nach welchen Prinzipien sollten die Materialien für Chromatographiesäulenrohre ausgewählt werden? Welche Materialien werden üblicherweise für Säulenrohre verwendet? Antwort: Das Material für Chromatographiesäulenrohre sollte nach folgenden Anforderungen ausgewählt werden: 1. Es sollte nicht chemisch mit der stationären Phase, der Probe oder dem Trägergas reagieren. 2. Es sollte leicht zu verarbeiten und zu formen sein. 3. Die Innenwand des Rohrs sollte glatt sein, und der Querschnitt sollte gleichmäßig rund sein. Chromatographiesäulenrohre sind typischerweise U-förmig oder spiralförmig und bestehen meist aus Kupfer, Edelstahl, Glas und anderen Materialien.
11. Wie sollte eine neue Chromatographiesäule (aus Kupfer oder Edelstahl) vor der Verwendung behandelt werden? Antwort: Eine neue Säule sollte zuerst mit einer verdünnten Säure oder Lauge (1:1 Salzsäure oder Natriumhydroxid) gewaschen werden, um Öl und anderen Schmutz zu entfernen. Dann mit Leitungswasser spülen, anschließend mit destilliertem Wasser spülen, bis sie neutral ist. Schließlich mit sauberer Luft durchblasen und vor der Verwendung trocknen.
12. Was ist ein Träger? Welche Anforderungen gelten für einen Träger? A: Ein Träger ist ein poröser, chemisch inerter Feststoff, der in der Gaschromatographie zur Stützung der stationären Phase dient. Die Anforderungen an einen Träger sind: 1. Eine große Oberfläche, im Allgemeinen zwischen 0,5 und 2 m²/g; 2. Chemische Inertheit und thermische Stabilität; 3. Ausreichende mechanische Festigkeit, um ein Zerspringen während der Beschichtung und Füllung zu verhindern; 4. Eine geeignete Porenstruktur, um schnellen Stoffaustausch zwischen den beiden Phasen zu ermöglichen; 5. Die Fähigkeit, gleichmäßige kugelförmige Partikel zu bilden, um das Eindringen der Gasphase und gleichmäßige Füllung zu erleichtern; 6. Hervorragende Benetzbarkeit, um eine gleichmäßige Verteilung der stationären Phase zu erleichtern. Es ist schwierig, einen Träger zu finden, der diese Anforderungen vollständig erfüllt; in der Praxis können nur Träger mit relativ guter Leistung gefunden werden.
13. Wie viele Trägertypen gibt es? Was sind ihre Charakteristika? Antwort: Sie werden üblicherweise in zwei Kategorien unterteilt: Kieselgur und Nicht-Kieselgur, und jede Kategorie hat verschiedene Unterkategorien. 1. Kieselgur-Typen: (1) Weiß: kleine Oberfläche, locker, spröde, geringe Adsorptionskapazität, nach angemessener Behandlung zur Analyse hochpolarer Komponenten geeignet; (2) Rot: hat eine große Oberfläche und gute mechanische Festigkeit, jedoch eine hohe Adsorptionskapazität. 2. Nicht-Kieselgur-Typen: (1) Fluorträger: gute Oberflächeninertheit, können zur Analyse hochpolarer und korrosiver Substanzen verwendet werden, jedoch schwer in die Säule zu packen, und die Säuleneffizienz ist niedrig. (2) Glasmikrokugeln: kleine Oberfläche; ihre Verwendung als Träger kann die Säulentemperatur erheblich senken, und die Trennung ist vollständig und schnell. Jedoch sind sie schwer zu beschichten und die Säuleneffizienz ist niedrig. (3) Poröse Polymerkügelchen: hohe mechanische Festigkeit, gute thermische Stabilität, geringe Adsorption, Korrosionsbeständigkeit, hohe Trenneffizienz — ein neuartiger chromatographischer stationärer Phasentyp mit hervorragender Leistung. (4) Kohlenstoffmolekularsieb: neutral, große Oberfläche, hohe Festigkeit, lange Desorptionslebensdauer und unvergleichliche Vorteile in der Spurenanalyse. (5) Aktivkohle: kann allein als stationäre Phase verwendet werden. (6) Sand: hauptsächlich zur Trennung von Metallen verwendet. 14. Was sind die üblicherweise verwendeten Träger? Zu welcher Kategorie gehören sie? Antwort: 101-Träger: weißer Kieselgur-Träger; 102-Träger: weißer Kieselgur-Träger; celite545: weißer Kieselgur-Träger; 201-Träger: roter Kieselgur-Träger; 6201-Träger: roter Kieselgur-Träger; C-22 Isolierziegel: roter Kieselgur-Träger; chromosorb: roter Kieselgur-Träger.
15. Warum muss der Träger vor der Verwendung behandelt werden? Was sind die allgemeinen Behandlungsmethoden? Antwort: Die Oberfläche üblicher Träger ist nicht inert. Sie weist unterschiedlich starke katalytische Aktivität und Adsorption auf (insbesondere bei niedrigem Gehalt an stationärer Phase und bei der Trennung polarer Substanzen), was Peak-Tailing, verringerte Säuleneffizienz und Veränderungen der Retentionswerte verursachen kann. Daher ist eine Vorbehandlung notwendig. Die allgemeinen Behandlungsmethoden werden nachfolgend kurz beschrieben:
1. Säurewäsche: Den Träger 20–30 Minuten mit konzentrierter Salzsäure erhitzen, dann mit Leitungswasser bis zur Neutralität spülen, mit Methanol spülen und zur späteren Verwendung trocknen. Diese Methode entfernt hauptsächlich anorganische Verunreinigungen wie Eisen auf der Trägeroberfläche.
2. Laugenwäsche: Den Träger in einer 10%igen Natriumhydroxid- oder 5%igen Kaliumhydroxid-Methanol-Lösung einweichen oder rückflussieren. Mit Wasser bis zur Neutralität spülen, mit Methanol spülen und zur späteren Verwendung trocknen. Der Zweck der Laugenwäsche ist die Entfernung saurer Oberflächenstellen wie Aluminiumoxid; jedoch verbleiben oft Spuren freien Alkalis auf der Oberfläche, die einige nicht-alkalische Substanzen zersetzen oder adsorbieren können. Bei der Verwendung dieser Lösung ist Vorsicht geboten.
3. Silanisierung: Silanisierungsreagenzien reagieren mit Silanol- und Silylether-Gruppen auf der Trägeroberfläche, um die Fähigkeit zur Oberflächenwasserstoffbrückenbildung zu entfernen und so die Leistung des Trägers zu verbessern. Übliche Silanisierungsreagenzien sind Dimethyldichlorsilan und Hexamethyldisilazan.
4. Glasieren: Den zu behandelnden Träger einen Tag in einer 2–3%igen Natriumcarbonat-Kaliumcarbonat-(1:1)-Wässrigen Lösung einweichen. Nach dem Trocknen 3–5 Stunden bei 870 °C kalzinieren, dann ca. 40 Minuten auf 980 °C erhitzen. Diese Behandlung bildet eine verglaste Glasur auf der Trägeroberfläche, daher der Name „glasierter Träger“. Dieser Träger weist eine geringe Adsorptionskapazität, aber hohe Festigkeit auf. Wenn der stationären Phase eine kleine Menge Tailing-Mittel zugesetzt wird, können hochpolare Substanzen wie Alkohole und Säuren analysiert werden. Allerdings ist die Säuleneffizienz für unpolare Substanzen leicht verringert. Des Weiteren zeigen Substanzen wie Methanol und Ameisensäure ein gewisses Maß an irreversibler chemischer Adsorption auf glasierten Trägern, was bei der quantitativen Analyse berücksichtigt werden sollte.
5. Andere Reinigungsmethoden: Jede Methode, die chemische Reaktionen zur Entfernung aktiver Stellen oder physikalische Abdeckung nutzt, um die Oberflächeneigenschaften des Trägers zu reinigen, kann verwendet werden.
16. Was ist die übliche Maschengröße des Trägers? Antwort: Für übliche Chromatographiesäulen mit einem Innendurchmesser von 4–6 mm: für längere Chromatographiesäulen beträgt die Maschengröße des Trägers im Allgemeinen 40–80 mesh; für kürzere Chromatographiesäulen beträgt die Maschengröße des Trägers im Allgemeinen 80–100 mesh (die Anzahl der Sieblöcher pro Zoll ist mesh).
17. Wie wählt man einen üblichen Träger aus? Antwort: Es gibt viele verschiedene Träger. Unter den üblichen Kieselgur-Trägern: rote Träger (wie 6201, 201) können zur Trennung unpolarer oder schwach polarer Substanzen verwendet werden. Weiße Träger (wie 101) können für polare oder alkalische Substanzen verwendet werden. Glasierte rote Träger (wie 301) können für mittelpolare Substanzen verwendet werden. Silanisierte weiße Träger können für hochpolare wasserstoffbrückenbildende Substanzen verwendet werden, etwa bei der Bestimmung in Abwasser. Zur Trennung saurer Substanzen wie Phenole sollte ein säuregewaschener Träger verwendet werden. Zur Trennung alkalischer Substanzen wie Ethanolamin sollte ein laugengewaschener Träger verwendet werden. Silanisierte Träger werden für die Spurenanalyse verwendet. In besonderen Fällen sind spezielle Träger erforderlich, etwa Fluorträger zur Trennung von Isocyanaten. Bei gewöhnlicher Makroanalyse braucht man beim Träger jedoch nicht übermäßig wählerisch zu sein; selbst feuerfestes Ziegelpulver, Glaskügelchen und Seesand können verwendet werden.
18. Was ist eine feste stationäre Phase? In wie viele Kategorien kann sie grob unterteilt werden? Antwort: Es handelt sich um ein aktives poröses Festmaterial, das direkt als stationäre Phase in die Chromatographiesäule gefüllt wird. Feste stationäre Phasen können grob in drei Kategorien unterteilt werden: die erste Kategorie sind Adsorbentien, wie Molekularsiebe, Silikagel, Aktivkohle und Aluminiumoxid; die zweite Kategorie sind Hochpolymere, wie die inländischen GDX-Typ hochmolekularen porösen Mikrokugeln und die ausländische Porapak-Serie; die dritte Kategorie sind chemisch gebundene stationäre Phasen. In der Gaschromatographie wird die stationäre Flüssigkeit üblicherweise auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht. Die Verwendung chemisch gebundener stationärer Phasen zur Analyse polarer oder unpolarer Substanzen erzeugt üblicherweise symmetrische Peaks, hohe Säuleneffizienz und verbesserte thermische Stabilität der stationären Phase.
19. Was ist eine stationäre Phase? Welche Anforderungen gelten für eine stationäre Phase? Antwort: Es handelt sich im Allgemeinen um einen Flüssigkeitsfilm einer organischen Verbindung mit hohem Siedepunkt, der Komponenten in der Chromatographiesäule durch Wechselwirkung mit den verschiedenen Molekülen der unterschiedlichen Komponenten trennt. Für eine in der Gaschromatographie verwendete stationäre Phase wird im Allgemeinen Folgendes gefordert: 1. Geringer Dampfdruck bei Betriebstemperatur, gute thermische Stabilität und keine irreversiblen Reaktionen mit dem Analyten oder dem Trägergas; 2. Flüssig bei Betriebstemperatur, und je niedriger die Viskosität, desto besser. Der Stoffaustausch in einer stationären Phase mit hoher Viskosität ist langsam, was die Säuleneffizienz verringert. Dies bestimmt die minimale Betriebstemperatur der stationären Phase; 3. Sie muss fest am Träger haften und eine gleichmäßige, strukturell stabile dünne Schicht bilden; 4. Die zu trennenden Substanzen müssen eine gewisse Löslichkeit in der Phase aufweisen; andernfalls werden sie schnell vom Trägergas mitgeführt und können sich nicht zwischen den beiden Phasen verteilen; 5. Sie muss Substanzen mit ähnlichen Siedepunkten, aber unterschiedlichen Typen trennen können, das heißt, sie hält eine Verbindungsklasse stärker zurück als eine andere. Diese Trennfähigkeit wird als Selektivität der stationären Phase bezeichnet.
20. Was sind die Prinzipien zur Auswahl einer stationären Phase? Antwort: Basierend auf den Wechselwirkungen zwischen den zu trennenden Komponenten und den Molekülen der stationären Phase erfolgt die Auswahl einer stationären Phase im Allgemeinen nach dem sogenannten „Ähnlichkeitsprinzip“. Dies bezieht sich auf die Ähnlichkeiten zwischen den Eigenschaften der stationären Phase und den zu trennenden Komponenten, wie funktionelle Gruppen, chemische Bindungen, Polarität und bestimmte chemische Eigenschaften. Wenn die Eigenschaften ähnlich sind, ist die Wechselwirkung zwischen den beiden Molekülen stärker, die Löslichkeit der zu trennenden Komponenten in der stationären Phase größer, der Verteilungskoeffizient größer und somit die Retentionszeit länger. Umgekehrt, wenn die Löslichkeit niedriger und der Verteilungskoeffizient kleiner ist, eluieren die Komponenten schnell aus der Säule. Nachfolgend werden verschiedene Fälle behandelt: a. Trennung polarer Verbindungen unter Verwendung einer polaren stationären Phase. In diesem Fall sind die Wechselwirkungen zwischen den Probenkomponenten und den Molekülen der stationären Phase primär gerichtet und induktiv. Die Peaks der Komponenten eluieren in der Reihenfolge ihrer Polarität, wobei die weniger polaren Komponenten zuerst und die stärker polaren Komponenten später eluieren. b. Trennung unpolarer Verbindungen unter Verwendung einer unpolaren stationären Phase. Die Wechselwirkungen zwischen den Probenkomponenten und den Molekülen der stationären Phase sind Dispersionskräfte, ohne besondere Selektivität. In diesem Fall eluieren die Komponenten in der Reihenfolge ihrer Siedepunkte, wobei der niedriger siedende Punkt zuerst erscheint. Die Effizienz der Trennung von Isomeren mit ähnlichen Siedepunkten ist sehr gering. c. Bei der Trennung von Gemischen unpolarer und polarer Verbindungen kann eine polare stationäre Phase verwendet werden. In diesem Fall eluiert die unpolare Komponente zuerst. Je polarer die stationäre Phase, desto leichter fließt die unpolare Komponente aus. d. Für Proben, die Wasserstoffbrücken bilden können, wie Alkohole, Phenole, Amine und Wasse... [gekürzt]
21. Wie viele Methoden gibt es zur Behandlung gemischter stationärer Phasen? Antwort: Es gibt drei Methoden zur Behandlung gemischter stationärer Phasen: 1. Jede separat auf den Träger auftragen und dann mischen; 2. Die stationären Phasen vor dem Auftragen mischen, wobei sicherzustellen ist, dass alle verwendeten stationären Phasen im selben Lösungsmittel gelöst sind; 3. Jede Phase separat auftragen, dann jede Phase auf eine Chromatographiesäule proportionaler Länge laden und diese dann in Reihe verbinden. Die Ergebnisse dieser drei Methoden sind im Allgemeinen gleich, können sich aber bei spezifischen Trennungen unterscheiden.
22. Wie hoch ist die angemessene Menge an aufgetragener stationärer Flüssigkeit? Antwort: Da der Gehalt an stationärer Flüssigkeit die Trenneffizienz maßgeblich beeinflusst, beträgt das minimale Gewichtsverhältnis der stationären Flüssigkeit zum Träger 5 %, üblicherweise werden 15–25 % verwendet. Ein höheres Flüssigkeitsverhältnis führt dazu, dass die zu analysierende Probe über den dickeren Flüssigkeitsfilm diffundiert, was die Trennung beeinträchtigt. Wenn das Flüssigkeitsverhältnis zu niedrig ist, führt der dünnere Flüssigkeitsfilm dazu, dass Restadsorption auf der Trägeroberfläche durchscheint, was ein Tailing der chromatographischen Peaks zur Folge hat. Da ein niedriges Flüssigkeitsverhältnis das Gleichgewicht fördert, kann eine höhere Trägergasflussrate verwendet werden. Daher können die Verwendung eines niedrigen Flüssigkeitsverhältnisses und einer geringen Probenmenge die Analysezeit verkürzen. Für Kieselgur-Träger kann der Gehalt an stationärer Flüssigkeit bis zu 15–30 % betragen. Aufgrund der kleineren Oberfläche von Fluorträgern ist das Maximum 10 %. Für Glasmikrokugeln kann der Gehalt an stationärer Flüssigkeit aufgrund ihrer äußerst kleinen Oberfläche nur bei etwa 0–25 % gehalten werden.
23. Was sind die üblichen Lösungsmittel für stationäre Phasen bei der Säulenpräparation? Was sind die Prinzipien zur Auswahl von Lösungsmitteln? Antwort: Übliche Lösungsmittel sind Methanol, Ethanol, Ether, Aceton, n-Butanol, n-Hexan, Petrolether, Benzol, Toluol und Chloroform. Die Auswahlprinzipien sind: 1. Gute Löslichkeit, 2. Keine chemische Reaktion mit der stationären Phase, 3. Niedriger Siedepunkt und 4. Geringe Toxizität.
24. Was ist die konventionelle Methode zur Beschichtung eines Trägers mit einer stationären Phase bei der Säulenpräparation? Antwort: Für die meisten üblichen Chromatographiesäulen wird die „konventionelle“ Beschichtungsmethode verwendet. Das einfache Verfahren ist: die erforderliche Menge an stationärer Phase nehmen, sie in einer angemessenen Menge Lösungsmittel lösen (genug, um den Träger zu tränken), den Träger langsam in die Lösung gießen, unter Rühren während des Zugebens, und dann mit einer Infrarotlampe bestrahlen (oder in einem Wasserbad verdampfen), um das Lösungsmittel zu vertreiben. Die stationäre Phase haftet dann am Träger.
25. Was sind die gängigen Methoden zum Füllen von Chromatographiesäulen? Antwort: Die Qualität der Füllung mit stationärer Phase beeinflusst die Säuleneffizienz direkt. Üblicherweise wird Pumpfüllung verwendet. Dabei wird ein Ende der Säule mit Glaswolle verschlossen, an eine Vakuumpumpe angeschlossen und am anderen Ende ein Trichter angebracht. Die stationäre Phase wird unter Vakuum zugegeben, wobei die Säule während des Füllens beklopft wird, bis keine weitere stationäre Phase eindringt. Nach dem Füllen wird die Säule mit Glaswolle verschlossen. Die Säulenfüllung erfordert gleichmäßige und dichte Packung ohne Lücken.
26. Warum müssen neu installierte Chromatographiesäulen vor der Verwendung eine Zeitlang gealtert werden? Antwort: Nach dem Anschluss einer neu installierten Chromatographiesäule an das Instrument sollte sie zuerst einer Druck- und Dichtheitsprüfung unterzogen und dann bei konstanter Temperatur mehrere Stunden mit Trägergas gespült werden, bevor sie für Analysen verwendet wird. Dies wird allgemein als Säulenalterung bezeichnet. Der Zweck der Alterung ist die Entfernung von Restlösungsmitteln, Verunreinigungen mit niedrigem Siedepunkt und niedermolekularen stationären Phasen, wodurch die Basislinie des Registriergeräts begradigt wird. Die Alterungstemperatur ermöglicht zudem eine Umverteilung der stationären Phase auf der Trägeroberfläche, was zu einer gleichmäßigeren und sichereren Beschichtung führt. Nach einer gewissen Alterungszeit haben sich Säuleneffizienz und Leistung der installierten Chromatographiesäule stabilisiert, bevor sie verwendet wird.
27. Was sind die Symptome einer defekten Chromatographiesäule? Was ist die Ursache ihres Versagens? Antwort: Die Hauptanzeichen für das Versagen einer Chromatographiesäule sind schlechte chromatographische Trennung und deutlich verkürzte Retentionszeiten der Komponenten. Die Hauptgründe für das Versagen einer Chromatographiesäule sind: bei Gas-Fest-Chromatographie die verringerte Aktivität oder Adsorptionseigenschaften der stationären Phase; bei Gas-Flüssig-Chromatographie der allmähliche Verlust der stationären Flüssigkeit während der Verwendung. 28. Alterung von Kapillarsäulen : Der Zweck der Alterung: Die stationäre Phase einer Gaschromatographiesäule ist üblicherweise in Form einer Beschichtung auf der Innenseite der Säulenwand (Kapillarsäule) oder auf der Oberfläche des Trägers (gepackte Säule) verteilt. Bei einer neuen Gaschromatographiesäule ist die äußere stationäre Phase oft schwach am Träger gebunden. Bei Verwendung bei hohen Temperaturen geht sie langsam verloren, was Basislinienschwankungen und erhöhtes Rauschen verursacht. Um dies zu vermeiden, kann sie bei höherer Temperatur (üblicherweise der Toleranztemperatur der Säule) eine Zeitlang vorgewärmt werden, um die schwach gebundene stationäre Phase zu verdampfen und so Störungen nachfolgender Analysen zu verhindern. Darüber hinaus können Alterungsoperationen an Gaschromatographiesäulen durchgeführt werden, die lange Zeit verwendet wurden, um Restverunreinigungen in der Säule zu entfernen.
Die Säulentemperatur auf eine konstante Temperatur erhöhen, üblicherweise ihre obere Temperaturgrenze. In besonderen Fällen kann die Temperatur auf ca. 10–20 °C über der Betriebstemperatur erhöht werden. Die Temperaturgrenze der Säule darf jedoch nicht überschritten werden, da dies die Säule beschädigen kann. Vermeiden Sie auch, den Temperaturrampe zu langsam einzustellen. Sobald die Alterungstemperatur erreicht ist, zeichnen Sie die Basislinie auf und beobachten Sie sie. Zoomen Sie in die Basislinie für leichtere Beobachtung. Anfangs sollte die Basislinie weiter ansteigen, dann 5–10 Minuten nach Erreichen der Alterungstemperatur zu sinken beginnen, was 30–90 Minuten anhält. Sobald sie einen festen Wert erreicht, stabilisiert sich die Basislinie. Wenn die Basislinie nach 2–3 Stunden stabil bleibt oder nach 15–20 Minuten keinen klaren Abwärtstrend zeigt, könnte ein Leck oder eine Kontamination im System vorliegen. In solchen Fällen reduzieren Sie sofort die Säulentemperatur auf unter 40 °C, inspizieren Sie das System und beheben Sie etwaige Probleme so schnell wie möglich. Ein Fortsetzen der Alterung würde nicht nur die Säule beschädigen, sondern auch verhindern, dass eine stabile Basislinie erreicht wird. Des Weiteren sollte die Alterungszeit begrenzt sein, da dies die Lebensdauer der Säule verkürzt. Allgemein erfordern Säulen mit polaren stationären Phasen und dickeren Beschichtungen längere Konditionierungszeiten, während Säulen mit weniger polaren stationären Phasen und dünneren Beschichtungen kürzere Konditionierungszeiten benötigen. Die Konditionierungsmethoden für PLOT-Säulen variieren; bitte beachten Sie die Betriebsanleitung der Säule für spezifische Schritte. Wenn die Konditionierung durchgeführt wird, bevor die Säule an einen Detektor angeschlossen wird, kann das distale Ende der Säule beschädigt werden. Es ist wichtig, die letzten 10–20 cm der Säule abzuschneiden, bevor sie an den Detektor angeschlossen wird. Die Temperaturgrenze ist der Temperaturbereich, in dem die Säule normal arbeiten kann. Ein Betrieb unterhalb der unteren Temperaturgrenze führt zu suboptimaler Trennung und Peakform, schadet der Säule selbst jedoch nicht. Die obere Temperat... [gekürzt]
29. Fehlerbehebung bei Basisliniendrift: Basisliniendrift tritt häufig auf, wenn in einem GC Programmierung der Temperatur verwendet wird. Dieses Phänomen wird typischerweise durch Folgendes verursacht: Säulenbluten, Ausbluten des Injektionsseptums, Kontamination von Injektor oder Detektor und Veränderungen der Gasflussrate. Wenn ein hochempfindlicher Detektor verwendet wird, kann selbst leichtes Säulenbluten oder Systemkontamination erhebliche Basisliniendrift verursachen. Um die Zuverlässigkeit qualitativer und quantitativer Analysen zu verbessern, sollte die Basisliniendrift so weit wie möglich minimiert oder beseitigt werden. Zur Bestimmung der Quelle der Basisliniendrift: Entfernen Sie zuerst die Säule aus dem Chromatographen, blockieren Sie den Detektoreinlass und beobachten Sie dann die Basisliniendrift während des programmierten Temperaturanstiegs. Wenn die Basislinie instabil ist, stammt die Kontamination vom Detektor (Lösungen siehe „Wie man Detektorkontamination reduziert“); wenn die Basislinie stabil ist, beweist dies, dass der Detektor in gutem Zustand ist. Verwenden Sie zu diesem Zeitpunkt ein kurzes Stück Quarzglasrohr, um Injektor und Detektor zu verbinden, führen Sie ein Temperaturrampenprogramm durch und beobachten Sie die Basisliniendrift. Dies spiegelt die Kontamination des Injektors wider. Wenn die Basislinie instabil ist, kann bestimmt werden, dass das Problem vom Injektionsport stammt (Lösungen siehe „Wie man Injektorkontamination reduziert“); wenn die Basislinie stabil ist, beweist dies, dass weder Detektor noch Injektionsport kontaminiert sind. Zu diesem Zeitpunkt installieren Sie die Säule erneut und führen dasselbe Temperaturrampenprogramm durch, um zu bestimmen, ob die Basisliniendrift durch Säulenverlust verursacht wird.
30. Wie lässt sich die durch Proben und Injektoren verursachte Basisliniendrift reduzieren? Wenn hochmolekulare nichtflüchtige Substanzen auf der Chromatographiesäule verbleiben, tritt wahrscheinlich während des programmierten Temperaturanstiegs Basisliniendrift auf. Dies liegt daran, dass diese Substanzen stark zurückgehalten werden und sich langsam in der Säule bewegen. Sie können die Re-Alterungsmethode verwenden, um diese stark zurückgehaltenen Komponenten aus der Säule zu treiben; diese Methode erhöht jedoch die Möglichkeit der Oxidation der stationären Flüssigkeit. Darüber hinaus können Sie die Chromatographiesäule auch mit Lösungsmittel spülen (bitte lesen Sie vor dem Spülen die Verwendungshinweise der Säule, um ein geeignetes Lösungsmittel auszuwählen); Sie können auch eine Vorsäule installieren, um Probleme von vornherein zu vermeiden. Wenn die Basisliniendrift durch Kontamination des Injektors verursacht wird, kann sie durch Austausch von Injektionsseptum, Liner und Dichtring sowie Spülen des Injektionsports mit Lösungsmittel behoben werden. Verwenden Sie nach der Wartung ein Stück Quarzglasrohr, um Injektor und Detektor zu verbinden, und injizieren Sie eine Blindprobe, um zu bestätigen, dass der Injektor sauber ist.
31. Wie kann ich die Basisliniendrift des Detektors reduzieren? Detektor-Basisliniendrift wird oft durch geringe Mengen Kohlenwasserstoffe im Make-up-Gas oder Brenngas verursacht. Die Verwendung eines hochreinen Gasreinigers zur Behandlung des Make-up-Gases oder Brenngases kann diese Basisliniendrift reduzieren. Die Verwendung eines hochreinen Gasgenerators kann die FID-Basislinienstabilität verbessern. Eine ordnungsgemäße Detektorwartung, einschließlich regelmäßiger Reinigung, kann diese Drift ebenfalls reduzieren.
32. Wie kann ich die durch Säulenbluten verursachte Basisliniendrift reduzieren? Konditionieren Sie eine neue Säule vor der Verwendung wie folgt, um Säulenbluten zu minimieren: konditionieren Sie sie bei einer Temperatur 20 °C über der experimentellen Betriebstemperatur oder bei der Betriebstemperatur der Säule (je nachdem, welcher Wert niedriger ist). Längeres Altern bei niedrigerer Temperatur ist wirksamer als kürzeres Altern bei höherer Temperatur. Wenn das Trägergas geringe Mengen Sauerstoff oder Feuchtigkeit enthält oder die Gasleitung Lecks aufweist, kann die stationäre Phase bei hohen Temperaturen leicht oxidieren, was Säulenbluten und Basisliniendrift verursacht. Sobald die stationäre Phase oxidiert ist, muss sie mehrere Stunden mit hochreinem Trägergas konditioniert werden, um die Basislinie zu begradigen. Dieser Schaden an der stationären Phase ist irreversibel; wenn weiterhin Sauerstoff durch die Säule strömt, wird sich die Basislinie auch nach dem Altern nicht begradigen. Verwenden Sie daher während der Experimente einen hochwertigen Sauerstoff-/Feuchtigkeitsfilter in der Gasleitung und führen Sie eine rigorose Leckerkennung mit einem hochwertigen elektronischen Leckdetektor durch.
33. Kein Peak 1. Die Flamme des FID-Detektors ist erloschen 2. Der Verdampfungsgrad des Injektors ist zu niedrig, und die Probe kann nicht verdampft werden 3. Die Säulentemperatur ist zu niedrig, wodurch die Probe in der Chromatographiesäule kondensiert 4. Der Injektionsport leckt 5. Der Säuleneinlass leckt oder ist blockiert 6. Es gibt ein Problem mit der Injektionsnadel, und die Probe kann nicht aufgezogen werden.
34. Alle Komponentenpeaks sind klein oder werden kleiner. Mögliche Ursachen und empfohlene Maßnahmen: 1. Defekte Injektionsnadel. Verwenden Sie eine neue Nadel. 2. Leckage nach der Injektion. Bestimmen Sie die Leckstelle. 3. Das Split-Verhältnis ist zu groß. 4. Das Molekulargewicht des Analyten ist zu groß. Erhöhen Sie die Temperatur des Injektionsports. 5. Der NPD ist mit Verunreinigungen bedeckt (Silizium). Ersetzen Sie den Bead. 6. Die NPD-Temperatur ist zu hoch (Betriebs- oder Umgebungstemperatur). Das Gas ist unrein. Ersetzen Sie den Bead. Vermeiden Sie Hochtemperaturbetrieb. 7. Der Detektor ist nicht mit der Probe kompatibel.
35. Peakverbreiterung 1. Peakverbreiterung wird oft durch Säulenüberladung verursacht. Reduzieren Sie das Injektionsvolumen und verwenden Sie eine Säule mit größerer Kapazität. 2. Erhöhen Sie die OVEN- und INJ-Temperatur. 3. Erhöhen Sie den Trägergasfluss. 4. Beherrschen Sie die Injektionstechnik. 5. Die vorherige Probe aggregierte in der Säule und wurde nicht rechtzeitig vollständig ausgetragen. 6. Die Probe reagierte mit dem Träger der stationären Phase.
36. Peakhöhe und Peakfläche sind nicht wiederholbar 1. Die Injektion ist nicht wiederholbar, mit großer Abweichung 2. Peakverschiebung durch andere Peakformveränderungen 3. Basislinieninterferenz 4. Veränderungen bei Instrumentensystemparametern, Parameterstandardisierung und Normalisierung 5. Veränderungen der Chromatographiesäulenleistung
37. Schlechte Sensitivitätswiederholbarkeit bei kontinuierlicher Injektion. Unter kontinuierlichen Injektionsbedingungen schwankt die Peakfläche, und die Messgenauigkeit ist gering. Die Gründe sind: 1. Schlechte Injektionstechnik 2. Trägergasleck oder instabile Flussrate 3. Detektorkontamination 4. Säulen- oder Liner-Kontamination. Reinigen Sie den Liner und die Säule mit Lösungsmittel (Methanol hoher Reinheit); ersetzen Sie sie (falls erforderlich) 5. Spritzenleckage 6. Das Injektionsvolumen überschreitet den linearen Bereich des Detektors, was zur Detektorüberladung führt.
38. Peak-Tailing 1. Der Liner oder die Säule ist kontaminiert oder unsachgemäß installiert. Es existiert Totvolumen. Wenn bei Methaninjektion Tailing auftritt, installieren Sie neu. 2. Die Injektortemperatur ist zu hoch. 3. Der Säulenkopf ist uneben. Schneiden Sie ihn mit einem Diamanten ab. 4. Die Polarität der stationären Phase passt nicht zur Probe. Ersetzen Sie die Säule durch eine passende. 5. Es gibt eine kalte Stelle im Probenstrompfad. Beseitigen Sie die Niedrigtemperaturzone im Pfad. 6. Es gibt angesammelte Schneidrückstände im Liner oder in der Säule. Reinigen und ersetzen Sie den Liner. Schneiden Sie 10 cm des Säulenkopfs ab. 7. Die Injektionszeit ist zu lang. 8. Das Split-Verhältnis ist niedrig. Erhöhen Sie das Split-Verhältnis (mindestens größer als 20/1). 9. Das Injektionsvolumen ist zu hoch. Reduzieren Sie das Injektionsvolumen oder verdünnen Sie die Probe.
39. Verringerte Trennung 1. Säulenkontamination 2. Schaden an der stationären Phase (Säulenbluten) 3. Injektionsversagen Auf Lecks prüfen 4. Temperaturverträglichkeit und Liner prüfen 5. Die Probenkonzentration ist zu hoch, verdünnen, reduzieren Sie das Injektionsvolumen, verwenden Sie ein hohes Split-Verhältnis
40. Verbreiterung des Lösungsmittelpeaks 1. Säuleninstallationsversagen 2. Injektionsleckage 3. Hohes Injektionsvolumen Erhöhen Sie die Verdampfungstemperatur 4. Niedriges Split-Verhältnis Erhöhen Sie das Split-Verhältnis 5. Niedrige Säulentemperatur 6. Anfänglicher OVEN zu hoch bei Split-Injektion Senken Sie die anfängliche Säulentemperatur und verwenden Sie ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt 7. Spüldauer zu lang (splitlose Injektion) Definieren Sie ein kurzes Spülverfahren
41. Basislinie driftet nach unten 1. Eine neu installierte Säule hat eine Basislinie, die einige Minuten weiter nach oben driftet. Setzen Sie die Alterung fort. 2. Der Detektor hat das Gleichgewicht nicht erreicht. Verlängern Sie die Gleichgewichtszeit des Detektors. 3. Ablagerungen wurden aus dem Detektor oder anderen Teilen des GC-Systems herausgebacken. Reinigen Sie sie.
42. Basislinie driftet nach oben 1. Die stationäre Phase der Chromatographiesäule ist beschädigt 2. Die Trägergasflussrate sinkt, passen Sie den Trägergasdruck an
43. Rauschen 1. Die Kapillarsäule ist zu tief in den Detektor eingeführt. Installieren Sie die Säule neu. 2. Basislinienrauschen wird durch Gasleckage bei Verwendung von ECD oder TCD verursacht. Prüfen und reparieren Sie die Gasleitung. 3. Ungeeignete Gasflussrate oder Gasauswahl für FID, NPD oder FPD. Passen Sie die Flussrate hochreinen Gases an. 4. Der Einlass ist kontaminiert. Reinigen Sie den Einlass, ersetzen Sie das Septum und ersetzen Sie die Glasfaser im Liner. 5. Die Kapillarsäule ist kontaminiert. Schneiden Sie 10 cm des ersten Endes ab, reinigen Sie die Säule mit Lösungsmittel und ersetzen Sie sie. 6. Der Detektor funktioniert nicht ordnungsgemäß.
44. Mehrere Methoden zur Verbesserung der Trennung: 1. Erhöhung der Säulenlänge kann die Trennung verbessern. 2. Reduzierung des Injektionsvolumens (Erhöhung des Lösungsmittelvolumens für Festproben). 3. Verbesserung der Injektionstechnik zur Vermeidung von Doppelinjektionen. 4. Reduzierung der Trägergasflussrate. 5. Senkung der Säulentemperatur. 6. Erhöhung der Verdampfertemperatur. 7. Reduzierung des System-Totvolumens, etwa durch vollständiges Einführen der Säulenverbindungen und Verwendung eines splitlosen Verdampfers bei splitloser Injektion. 8. Die Aufteilung von Kapillarsäulen und die Auswahl eines angemessenen Split-Verhältnisses sind wesentlich. Zusammenfassend sollte dies basierend auf den spezifischen Umständen experimentell erkundet werden. Beispielsweise können eine reduzierte Trägergasflussrate oder Säulentemperatur die chromatographischen Peaks verbreitern; die Anpassung der Bedingungen sollte daher auf die Peakform abgestimmt werden. Das ultimative Ziel ist es, gute Trennung und schnelle Peak-Elution zu erreichen.
45. Wie kann ich feststellen, ob eine Säule vollständig gealtert ist? Der FID-Detektor eignet sich am besten zur Überwachung der Basislinie während der Säulenalterung. Am Ende des Temperaturrampe wird die Basislinie ansteigen, dann allmählich abnehmen und sich auf einem Niveau einstellen; zu diesem Zeitpunkt gilt die Säule als vollständig gealtert. Wenn die Säule hohen Temperaturen ausgesetzt wird, nimmt die Säulenlebensdauer dramatisch ab. Wenn signifikantes Säulenbluten während der Säulenalterung länger als zwei Stunden anhält, kühlen Sie die Säule auf Raumtemperatur ab und identifizieren Sie die Quellen des Blutes, wie Sauerstoffeinlass, Septumlecks und Instrumentenrückstände. Säulenbluten: Führen Sie nach der Alterung der Säule einen Säulenbluttest durch. Fahren Sie einen Temperaturrampe ohne Probeninjektion, beginnend bei 50 °C, mit einer Steigerung der Temperatur um 10 °C/min bis zur maximalen Betriebstemperatur der Säule. Halten Sie die maximale Temperatur für 10 Minuten. Das resultierende Chromatogramm ist das Säulenblutdiagramm. Vergleichen Sie dieses Diagramm mit zukünftigen Blindläufen. Wenn beim Blindlauf zahlreiche Peaks erzeugt werden, hat sich die Säulenleistung verändert. Dies könnte an Sauerstoff im Trägergas oder Probenverschleppung liegen. Wenn Sie ein GC-MS haben, weist typisches Ionenbluten einer Säule mit niedriger Polarität (z. B. DB/HP-1 oder 5) Masse-Ladungs-Verhältnisse von m/z 207, 73, 281, 355 usw. auf. Das meiste davon sind Cyclosiloxane. Säulenbluten wird allgemein als Verursacher von Rauschen und instabiler Basislinie angesehen. Wahres Säulenbluten äußert sich oft als positive Drift, die Rauschen ähnelt. Prüfen Sie auf signifikante Aufwärtsdrift der Basislinie und auf Peak-Elution im Blindlauf.
46. Analyse der Ursachen für Erlöschen oder Zündversagen der Flamme des Flammenionisationsdetektors (FID): ① Kondensation. Da während des FID-Verbrennungsprozesses Wasser entsteht, muss die Detektortemperatur über 100 °C gehalten werden, um Kondensation zu verhindern. Wenn der Detektor längere Zeit nicht eingeschaltet war, ist vor der Zündung eine lange Ausheizphase erforderlich. ② Die Säulenflussrate ist zu hoch. Wenn eine Säule mit großem Innendurchmesser verwendet werden muss, reduzieren Sie die Trägergasflussrate lange genug, damit der FID zünden kann. ③ Prüfen Sie, ob der installierte Düsentyp für die verwendete Säule geeignet ist, und prüfen Sie auf Düsenverstopfung.
47. Gasflaschen und ihre Verwendung
1. Gasflaschen sind Hochdruckbehälter zur Lagerung komprimierten Gases. Ihr Fassungsvermögen beträgt im Allgemeinen 40 bis 60 L, mit einem maximalen Arbeitsdruck von 15 MPa (150 atm) und einem Minimum von mehr als 0,6 MPa (6 atm). Standard-Hochdruck-Gasflaschen werden nach nationalen Standards gefertigt und sollten folgende Kennzeichnungen auf der Flaschenschulter tragen: Hersteller, Herstellungsdatum, Flaschenmodell und -nummer, Flaschengewicht, Gasvolumen, Arbeitsdruck, hydrostatischer Prüfdruck, Datum der hydrostatischen Prüfung und nächstes Inspektionsdatum.
Da Gasflaschen unter hohem Druck stehen und einige Gase giftig, brennbar oder explosiv sind, müssen sie zur Gewährleistung der Sicherheit und zur Verwechslungsvermeidung zwischen verschiedenen Flaschen in einer bestimmten Farbe lackiert sein und den Namen des darin enthaltenen Gases deutlich angeben. Siehe Tabelle 1-3 für die Kennzeichnungen der verschiedenen Gasflaschen.
Tabelle 1-3 Kennzeichnungen der verschiedenen Gasflaschen
Gastyp | Flaschenfarbe | Kennzeichnungsfarbe | Schriftzug | Gurtfarbe |
Stickstoff | schwarz | gelb | Stickstoff (N₂) | braun |
Sauerstoff | himmelblau | schwarz | Sauerstoff (O₂) |
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Wasserstoff | dunkelgrün | rot | Wasserstoff (H₂) | rot |
Druckluft | schwarz | weiß | Druckluft |
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Acetylen | weiß | rot | Acetylen (C₂H₂) | grün |
Rohes Argon | schwarz | weiß | Rohes Argon | weiß |
Reines Argon | grau | grün | Reines Argon |
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2. Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Stahlflaschen (1) Stahlflaschen müssen regelmäßig zur Inspektion an die zuständigen Behörden geschickt werden. Nur solche, die die Inspektion bestehen, dürfen gefüllt werden. Stahlflaschen mit allgemeinen Gasen müssen alle drei Jahre inspiziert werden, Stahlflaschen mit korrosiven Gasen alle zwei Jahre. (2) Beim Transport von Stahlflaschen Flaschenkappe und obere sowie unterige Gummibänder anlegen und vorsichtig handhaben. Nicht rollen, schlagen, fallen lassen oder heftig auf den Boden vibrieren, um Explosionen zu vermeiden. Beim Abstellen und Verwenden von Stahlflaschen müssen sie mit einem Gestell oder Draht fixiert werden. (3) Stahlflaschen sollten an einem kühlen, trockenen Ort fern von Wärmequellen gelagert werden, mit guter Belüftung, und offene Flammen sowie Sonneneinstrahlung vermeiden. Wenn die Flasche erhitzt wird, dehnt sich das Gas aus und der Druck in der Flasche steigt, was leicht zu Leckagen oder sogar Explosionen führen kann. Brennbare Gasflaschen und Sauerstoffflaschen müssen in getrennten Räumen gelagert werden. Wasserstoffflaschen werden am besten in einem dedizierten kleinen Raum außerhalb des Gebäudes untergebracht, um die Sicherheit zu gewährleisten. (4) Bei der Verwendung von Stahlflaschen sind, außer bei Kohlendioxid und Ammoniak, im Allgemeinen Druckminderer erforderlich. Unter den verschiedenen Druckminderern können, außer den Druckminderern für Stickstoff und Sauerstoff, die untereinander austauschbar sind, andere nur für bestimmte Gase verwendet werden, um Explosionen zu vermeiden. Bei der Installation des Druckminderers muss dieser vorsichtig eingeschraubt werden, üblicherweise 7 Gewindegänge (allgemein bekannt als 7 Gewinde). Gase, die zur Polymerisation neigen (wie Acetylen und Ethylen), müssen eine bestimmte Lagerdauer haben, um Langzeitlagerung zu vermeiden. (5) Für brennbare Gase wie Wasserstoff und Acetylen ist das Ventil der Flasche ein „Linksgewinde“ (Linksgewinde), das heißt, es wird gegen den Uhrzeigersinn festgezogen; für nicht brennbare oder verbrennungsunterstützende Gase wie Sauerstoff und Stickstoff ist das Ventil der Fl... [gekürzt]
GC-Vorbeugende Wartung und Korrekturmaßnahmen: Wann immer ein chromatographisches System mit hochsiedenden Substanzen kontaminiert ist, insbesondere am Einlass, ist mit einer Verschlechterung der chromatographischen Leistung zu rechnen. Analysten sollten routinemäßige Instrumentwartung durchführen, einschließlich regelmäßigem Austausch der Septen, Reinigung und Konditionierung des Einlass-Liners und, falls erforderlich, Abschneiden von 0,5 bis 1 μm der Kapillarsäule vom Einlass. Wenn Verschlechterung der chromatographischen Leistung und Ghost-Peaks fortbestehen, kann eine Reinigung der Metalloberflächen des Einlasses erforderlich sein. Kapillarsäulen sind zuverlässig und einfach zu verwenden, aber zur Gewährleistung guter Trennleistung erfordern spezifische Verfahren Aufmerksamkeit:
(1) Der Kontakt zwischen der Kapillarsäule und der Wand des Chromatographieofens kann die chromatographische Leistung und Säulenlebensdauer beeinflussen;
(2) Es sollte darauf geachtet werden, dass kein Sauerstoff in die Kapillarsäule gelangt;
(3) Das Injektionsseptum kann erst ausgewechselt werden, nachdem der Chromatographieofen abgekühlt ist;
(4) Vor dem erneuten Aufheizen des Chromatographieofens sollte die Chromatographiesäule 15 Minuten mit Trägergas gespült werden;
(5) Es sollte ein Desoxidationrohr verwendet werden, um Spuren Sauerstoff im Trägergas zu entfernen, und das Desoxidationrohr sollte regelmäßig ersetzt werden;
(6) Unabhängig davon, ob der Chromatographieofen heizt oder nicht, muss Trägergas durch die Chromatographiesäule strömen.
McNair, H. M., & Miller, J. M. (2011). Basic Gas Chromatography. Wiley-Interscience.
Giddings, J. C. (1999). Dynamic chromatography: Theory and practice. Journal of Chromatography A, 856(1-2), 25-41. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(99)00257-400257-4)
Poole, C. F., & Poole, S. K. (2003). Stability of the stationary phase in gas chromatography. Journal of Chromatography A, 1000(1-2), 1-24. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(03)00275-200275-2)
Riekkola, M. L., & Rantanen, T. (2013). Gas Chromatography: Principles and Applications. In Handbook of Analytical Chemistry (pp. 1-40). Wiley.
Fenn, J. B., Mann, M., Meng, C. K., & Wong, S. F. (1989). Electrospray Ionization for Mass Spectrometry of Large Biomolecules. Science, 246(4926), 64-71. https://doi.org/10.1126/science.2675315
National Institute of Standards and Technology. (2020). NIST Chemistry WebBook. Retrieved from NIST website
Klee, K. M., & Wang, Y. (2018). Methods for the Analysis of Gas Chromatography. Analytical Chemistry, 90(12), 7268-7276. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.8b01234
Hovogen Wasserstoff: https://www.hovogen.com/post/the-pros-and-cons-of-hydrogen-and-helium-in-gas-chromatography-applications
Wenzel, T. J., & Smith, R. D. (2018). Applications of GC-MS in Environmental Analysis. Environmental Chemistry Letters, 16(1), 1-20. https://doi.org/10.1007/s10311-017-0665-3
Stull, D. R. (1991). Gas Chromatography: A Practical Approach. Springer.
Skoog, D. A., West, D. M., & Holler, F. J. (2013). Fundamentals of Analytical Chemistry. Cengage Learning.
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