التطبيقات

الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة، أو GSC، هي أداة تحليلية قوية. غرضها هو فصل المركبات المتطايرة والنظر إليها. يحدث هذا الفصل بناءً على كيفية تفاعلهم مع مرحلة ثابتة صلبة. على نطاق أوسع ، تشير الكروماتوغرافيا الغازية إلى عائلة كاملة من طرق الفصل المستخدمة لتحليل المواد التي يمكن أن تتحول إلى غاز.

المبادئ الأساسية للكروماتوغرافيا الغازية الصلبة

كيف تعمل GSC؟ أولا، يتم تحويل العينة إلى غاز. ثم، يحمله غاز ناقل، وهو خامل - عادة الهيليوم أو النيتروجين - عبر عمود خاص. هذا العمود معبأة بمواد امتصاص صلبة. الغاز الناقل، المعروف أيضا باسم المرحلة المتنقلة، لا’ تتفاعل مع أي شيء. وظيفته الوحيدة هي نقل العينة’ جزيئات من خلال العمود الساخن. يحدث الفصل الفعلي لأن الجزيئات المختلفة تلتصق بالمادة الصلبة بقوى مختلفة.

دور عملية الامتصاص في الفصل

الامتصاص هو العملية الرئيسية في قلب GSC. إنه أمر بسيط جداً. ومع مرور المواد المختلفة فوق السطح الصلب، يتم احتجازها لفترات مختلفة من الوقت. كل هذا يعتمد على خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة. المادة التي تمتص بقوة أكبر سيتم الاحتفاظ بها لفترة أطول. هذا الفرق في التوقيت هو ما يسمح لفصل جيد.

الاختلافات بين الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة والغازية السائلة

يستخدم كل من GSC و GLC الغاز كمرحلة متنقلة ، لكنهم ليسوا متطابقين. الاختلاف الرئيسي يكمن في المرحلة الثابتة. في GSC ، المرحلة الثابتة هي مادة امتصاص صلبة. على النقيض من ذلك ، يستخدم GLC سائل مغطى على دعم خامل. بالنسبة لمعظم المركبات العضوية ، غالبا ما يكون GLC أفضل لأنه يعطي نتائج أكثر وضوحا ويعمل على المزيد من المواد. ومع ذلك ، فإن GSC تلمع حقا عندما يتعلق الأمر بفصل الغازات الدائمة والهيدروكربونات الخفيفة البسيطة.

خصائص المواد المناسبة للكروماتوغرافيا الغازية الصلبة

ليس كل مادة تعمل بشكل جيد مع GSC. أفضل المرشحين يشتركون في بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية. ما’ أكثر ، هذه الميزات تجعلها أسهل الفصل باستخدام الامتصاص.

جزيء’ الخصائص مهمة كثيرا. على سبيل المثال، عادة ما تظهر الجزيئات التي هي قطبية أو لها مساحة سطحية كبيرة جذبًا أقوى للمواد الصلبة. ونتيجة لذلك، يتم احتجازهم لفترة أطول. وهذا يؤدي إلى فصل أفضل وأوضح في النتائج النهائية.

لتحليل مركب، يجب أن يتم تبخيره أولا. بسبب هذا، فقط المركبات المتطايرة والمستقرة حراريا هي مناسبة جيدة لـ GSC. هناك حاجة إلى منفذ عينة لإدخال العينة في الجزء العلوي من العمود. عادة ما تبقى غرفة التبخر نفسها في درجة حرارة 50 درجة مئوية أكثر حرارة من العينة ’ أقل نقطة غليان.

يعتمد الفصل الفعال بشكل كبير على التفاعل بين المواد والمواد مثل الكربون المنشط أو المنشآت الجزيئية. الغازات غير القطبية، على سبيل المثال، غالبا ما يكون لها تفاعلات ضعيفة. من ناحية أخرى، يمكن للمركبات القطبية الامتصاص بقوة كبيرة على الأسطح القطبية.

المواد المنفصلة بشكل شائع في الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة

GSC مفيد بشكل خاص لتحليل الجزيئات الغازية الصغيرة. هذا’ كما أنها رائعة للمواد العضوية المتطايرة التي يصعب فصلها باستخدام المواد الثابتة في المرحلة السائلة.

وتشمل هذه المجموعة جزيئات صغيرة. صعب الاحتفاظ بها في أنظمة الغاز والسائل لكنها مثالية لـ GSC بفضل تقلبها.

أمثلة: الأكسجين والنيتروجين والميثان والإيثان

عينات الهواء هي مرشحين جيدين لتحليل GC لأن الطريقة يمكن أن تكتشف جزيئات صغيرة جدا. مكونات الهواء الشائعة مثل الأكسجين (O) ₂), النيتروجين (N) ₂), الميثان (CH) ₄), الإيثان (C) ₂H₆) يتم فصلهم بانتظام. ويتم ذلك باستخدام المعامل الجزيئية أو البوليمرات المسامية المصنوعة لهذه الغازات الخفيفة.

هذه المركبات متقلبة إلى حد ما. كما تميل إلى التفاعل بقوة مع المواد الامتصاصة القطبية.

أمثلة: البنزين والتولوين والكلوروبنزين

تحتاج هذه الهيدروكربونات العطرية إلى قياس دقيق في العمل البيئي والصناعي. تسمح لهم هياكلها المسطحة بالتراكم بشكل أنيق على الأسطح الممتصة مثل الكربون المنشط ، مما يساعد في تحليلها.

المذيبات العضوية المتطايرة هي فئة أخرى مناسبة جيدا لـ GSC. هذا لأن ضغوط البخار مرتفعة.

أمثلة: الأسيتون، الإيثانول، الديثيل إيثر

يمكنك في كثير من الأحيان العثور على هذه المذيبات في تصنيع الأدوية والعمل الصناعي. تقلبها يجعلها مرشحين رئيسيين للكشف السريع مع موصلات حرارية أو كاشفات أيونة اللهب.

المراحل الثابتة المستخدمة في الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة

اختيار المرحلة الثابتة أمر حاسم. يؤثر بشكل كبير على الانتقائية والدقة التي تحصل عليها أثناء التحليل.

عدة مواد تعمل بشكل جيد كمراحل ثابتة، اعتمادا على ما تريد تحليله:

• الكربون المنشط
  الكربون المنشط لديه مساحة سطحية ضخمة وقدرة قوية على امتصاص المركبات غير القطبية، مثل الهيدروكربونات.
• معامل جزيئية
  هذه هي الألومنوسيليكات البلورية. لديها أحجام مسام موحدة، مما يجعلها مثالية لفصل الغازات بناء على الاختلافات في الحجم الجزيئي.
• البوليمرات المسامية (مثل بوراباك)
  المواد مثل بوراباك لها قطبية قابلة للتعديل. وهذا يجعلها جيدة لفصل المواد العضوية القطبية المعتدلة، بما في ذلك الكحوليات أو الكيتونات.

هناك عدة عوامل تحدد أي مادة امتصاص تستخدم. وتشمل المعايير المهمة مساحة السطح وتوزيع أحجام المسام والاستقرار الحراري والتوافق الكيميائي مع التحليلات. بالإضافة إلى ذلك، فإن القوة الميكانيكية هي أيضا اعتبار رئيسي لوظائف محددة.

العوامل التي تؤثر على كفاءة الفصل في الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة

يمكنك تحسين الأداء الكروماتوغرافي. تحسين إعدادات النظام المختلفة سيؤدي إلى دقة أفضل.

مساحة سطحية أعلى تعني تفاعل أكثر بين المحللين والمرحلة الثابتة. بنفس الطريقة ، فإن وجود أحجام المسام الصحيحة يساعد على فصل الجزيئات بناءً على استبعاد الحجم.

يجب أن يكون الغاز الناقل جافاً وخالياً من الأكسجين. كما يجب أن تكون مرحلة متنقلة خاملة كيميائياً للكروماتوغرافيا الغازية. استخدام الهيليوم أو الهيدروجين يمكن أن يسرع التحليل لأنها لديها موصلات حرارية أفضل. ما’ أكثر، باستخدام برنامج درجة الحرارة يمكن زيادة تحسين فصل العينات مع مجموعة واسعة من نقاط الغليان. في هذه الطريقة، يبدأ التحليل بدرجة حرارة منخفضة لحل المكونات التي تغلي أولا.

الأعمدة الشعرية أكثر كفاءة من الأعمدة المعبأة. ومع ذلك ، قد تحتاج إلى كاشفات أكثر حساسية. اعتمادا على الوظيفة، يمكن أن يكون هذا نظام طيف الكتلة أو أيونة اللهب. إنها حقيقة أن الأعمدة الأنابيبية المفتوحة لها كفاءات أكبر.

تطبيقات عبر الصناعات باستخدام الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة

GSC متعددة الاستخدامات للتعامل مع مزيجات الغازات. بسبب هذا ، يتم استخدامه في العديد من المجالات المختلفة ، من العلوم البيئية إلى صناعة البتروكيماويات.

تستخدم فرق مراقبة جودة الهواء GC مقترنة بكاشف FID. هذا الإعداد يساعدهم على معرفة المكونات في عينة الهواء. ويشمل تعقب سلائف الأوزون مثل غازات أكسيد النيتروجين أو المركبات العضوية الجوية مثل البنزين، والتي يمكن أن تكون موجودة بكميات صغيرة جدا في الهواء.

يتم تحليل الهيدروكربونات الخفيفة، من الميثان إلى البوتانات، طوال الوقت. ويتم ذلك باستخدام أعمدة معبأة بالمناقلات الجزيئية المرتبطة بأجهزة TCDs أو FIDs ، اعتمادا على الحساسية المطلوبة.

تعتمد مصانع التصنيع على أنظمة GSC. يجب أن يؤكدوا أن نقاء الغازات الصناعية مثل النيتروجين أو الأكسجين يلبي معايير عالية جدا. وهذا أمر حاسم قبل استخدام هذه الغازات في عمليات حساسة، مثل صنع أشباه الموصلات أو تغليف الأغذية.

مقدمة لـ PERSEE كمصنع موثوق به للأدوات التحليلية

مع تزايد الحاجة إلى أدوات تحليلية دقيقة، برسي يظهر كقائد. يوفر حلول صلبة للتحليل الكروماتوغرافي المتقدم في جميع أنحاء العالم.

اكتسبت شركة بيرسي سمعتها من خلال مزج المعرفة العلمية مع الهندسة الراقية. والنتيجة هي منصات تحليلية متقدمة مصممة لمهنيي المختبرات في العديد من المجالات، بما في ذلك الاختبارات البيئية والبتروكيماويات والصيدلانية والبحوث الأكاديمية.

• M7 GC-MSلقياس الطيف الكتلي عالي الدقة
  هذا النظام يجمع بين الكروماتوغرافيا الغازية والكشف عن الطيف الكتلي. يوفر حساسية مدهشة، إلى مستوى بيكوغرام. وبالتالي ، فهي مثالية لتحديد المركبات النزرة ، حتى داخل الخليطات المعقدة. ميزة كبيرة لوحدات GC / MS هي أنها تسمح بالتحديد الفوري للمحلل ’ كتلة S.

• G5 GCلتحليل كروماتوغرافي وحدات عالية الأداء
  تم تصميم نظام G5 GC من PERSEE ليكون وحدات من الأساس. يدعم العديد من إعدادات الكاشف ، بما في ذلك TCDs ، FIDs ، و ECDs. هذا يوفر مرونة لا تصدق لجميع أنواع التطبيقات ، من فحوصات ضمان الجودة / مراقبة الجودة القياسية إلى البحث المعقد. دال - المشاريع.

تحمل شركة PERSEE شهادات دولية، تضمن أنها تلبي القواعد التنظيمية في كل مكان. هذا يجمع مع شبكة خدمة عالمية كبيرة. لذلك ، تضمن PERSEE دعم سريع أينما تستخدم أدواتها في جميع أنحاء العالم.

ملخص النقاط الرئيسية

باختصار، يستخدم الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة الامتصاص لتحقيق الفصل الانتقائي بناء على التفاعلات الجزيئية السطحية. المواد المتطايرة، مثل الغازات الدائمة أو المواد العضوية الخفيفة، هي مرشحين رائعين لأنها مستقرة حراريا. يعتمد نجاح هذه الطريقة إلى حد كبير على اختيار المراحل الثابتة الصحيحة ، مثل الكربون المنشط أو المرافق الجزيئية. كما يتطلب التحكم الدقيق في معدلات التدفق وتغيرات درجات الحرارة. اليوم، تعزز الأدوات الحديثة من شركات مثل PERSEE دقة التحليل. يقومون بذلك من خلال تصاميم وحدات مقترنة بكاشفات حساسة للغاية مثل أنظمة MS أو FID. هذه النظم دعم مجموعة واسعة من احتياجات الصناعةمن المراقبة البيئية إلى تكرير البتروكيماويات.

الأسئلة الشائعة:

Q1: ما هي أنواع المواد التي يتم تحليلها بشكل أفضل باستخدام الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة؟
ج: أفضل المواد لتحليل الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة هي تلك التي هي متطايرة ومستقرة حراريا. قد تكون صغيرة، مثل الغازات الدائمة، أو لها خصائص امتصاص قوية، مثل المركبات العطرية.

س2: كيف يقارن الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة مع أنواع أخرى مثل الكروماتوغرافيا الغازية السائلة؟
ج: الكروماتوغرافيا الغازية السائلة قابلة للتطبيق على نطاق أوسع ، خاصة للسوائل العضوية ، لأنها تنتج أشكال ذروة أفضل من خلال الفصل القائم على قابلية الذوبان. ومع ذلك، فإن استخدام GSC محدود بسبب مشاكل مع الذيل الذروة الشديدة. لا يزال فعالًا جداً لتحليل المكونات الغازية الصغيرة التي لا تحتفظ بها المراحل السائلة بسهولة.

س3: هل يمكن للأدوات الحديثة تحسين الدقة في تحليل الكروماتوغرافيا الغازية الصلبة؟
ج: نعم. الأنظمة الحديثة، مثل PERSEE’ s M7 GC-MS ، انضم إلى الفصل الكروماتوغرافي مع الكشف عن الطيف الكتلي. وهذا يسمح لتحديد دقيق حتى في تركيزات صغيرة. ونتيجة لذلك ، يزيد هذا من الحساسية والخصوصية عند مقارنته باستخدام الكاشفات التقليدية وحدها.