1, 2 І 3 - барботер, що містять розчин летких речовин в малолеткому розчиннику, 4 - введення газу-розріджувача, 5 - вихід газової суміші

б - залежність концентрації летких речовин в газі-розріджувачі від часу барботування; Δt - час підтримки постійної концентрації на виході ГСУ

7. Методи підготовки проби для хроматографічного аналізу

Одним з головних завдань пробопідготовки при аналізі домішок є досягнення прийнятної ступеня збагачення (концентрування) домішки в досліджуваній пробі для наступного здійснення хромато-графічного аналізу. Для цього широко використовують методи газової екстракції, рідкофазної і твердофазної екстракції домішок з аналізуючих зразків.

Деякі принципи й пристрої для газової екстракції були розглянуто у шостому розділі посібника. У зв'язку з цим у цьому розділі буде приділено увагу методам рідкофазної і твердофазної екстракції.

7.1. Рідкофазна екстракція

Для рідкофазної екстракції часто використовують апарат Сокслета. При нагріванні колби пари розчинника піднімаються вгору і конденсуються в холодильнику. Утворений конденсат потрапляє в екстрактор, у який попередньо поміщають екстрагованих речовин. Коли рідина в екстракторі досягне певного рівня, вона знову стікає в колбу і процес триває. Зазвичай обсяг одержуваного екстракту занадто великий для прямого введення в хроматограф, тому, з метою підвищення концентрації домішок в екстракті, використовують додаткову операцію - випарювання (переважно, в апарат-Раті Кудерна -. Даниш, (див. рис 9), рекомендуючим агентством з охорони навколишнього середовищаСША)

Рис. 9. Безперервний рідинно-рідинний екстрактор з колбою Кудерна – Даниш: 1 - зворотний холодильник, 2 - колонка Снайдера, 3 - колба Кудерна – Даниш, 4 - приймач; 5 - нагрівач.

Особливу увагу при екстракції розчинником і концентруванні необхідно приділяти тому, щоб уникнути забруднення проби.

 

7.2. Твердофазна екстракція

Широке застосування для хроматографічного аналізу знайшли методи концентрування домішок адсорбентами з високорозвиненою поверхнею. Аналізовані речовини збираються в пастках, що містять невелику кількість сорбенту (силікагель, активоване вугілля, полімерні сорбенти), а потім десорбуются в хроматографічну колонку. Цей спосіб придатний для вилучення з різних досліджуваних об'єктів забруднювачів як малої і середньої, так і високої полярності (залежно від характеристик використовуваного сорбенту). Твердофазна екстракція домішок може бути здійснена або на картриджі (патроні, заповненому сорбентом), або на мембранних дисках . Проби великого обсягу можуть бути оброблені з використанням порівняно малих кількість твердої фази, що, у свою чергу, вимагає малого об'єму розчинника для подальшої десорбції сконцентрованих сполук, знімає необхідність додаткового випарювання і суттєво зменшує ризик забруднення зразка.

Термічна десорбція іноді може замінити елюювання розчинник, при цьому забезпечується найбільш висока ступінь збагачення проби. Обмеження методу пов'язано з недостатньо високою термічною стабільністю полімерних сорбентів, що істотно звужує область його застосування.

Схематичне зображення сучасної системи для видування домішок і їх збору в пастці з подальшою термодесорбції приведена на рис. 10.

Рис. 10. Система продувки з проміжним уловлюванням домішок води

А - продування і уловлювання; Б - десорбція: 1 - пастка з адсорбції тому, 2 - піч, 3 - посудина з пробою, 4 - скляний фрит (пористий фільтр), 5 - продувочний газ; 6 - шестипозиційний газовий кран; 7 - додатковий осушувач і / або кріогенна пастка, 8 - до роздільної колонки хроматографа; 9 - газ-носій від хроматографа

Варіантом методу є циркуляційна продування (метод «замкнутої петлі»). За допомогою такої системи, зображеної на малюнку 11, можуть бути проаналізовані забруднення при дуже низькому їх утримуючи - на рівні нг/дм3 (частина на трильйон). Домішки вловлюють на активованому вугіллі та піддають мікроекстракція 50-100 мкл сірковуглецю або хлористого метилену.

Рис. 11. Пристрій для уловлювання забруднювачів за методом замкнутої петлі: 1 - насос, 2 - адсорбційна пастка, 3 - активоване вугілля, 4 - направлення потоку газу, 5 - проба води, 6 - термостат

На малюнку 12 наведена схема установки для адсорбційного концентрування з криогенним фокусуванням, реалізована в капілярному газовому хроматографі КГХ-100 (СКБ АН ЕССР, м. Таллінн). Проба вводиться шприцом в потік газу-носія, напрямок якого вказано стрілками (2 клапани відкриті, закриті клапани 3). Постійні пневмоопори, які розподіляють потік газу між колонкою і конентратором, підбирають попередньо. Потік газу перемикається на зворотний (клапани закриті 2, 3 - відкриті) і розчинник видувається в атмосферу при помірному нагріванні концентратора. Потім напрямок по-струму відновлюється, закривається запірний клапан 5 і проба десорбується в криогенну пастку 9, з якої вона переноситься в хроматографічну колонку 12 шляхом нагрівання пастки.

На малюнку 13 показана конструкція криогенного концентратора хроматографа «Сіхромат - 2» фірми «Сіменс» (Бельгія), в якому одне-тимчасово може бути здійснено перенесення проби з аналітичної колонки 1 в капілярну 9 і додаткове фокусування проби в пастці 8 на вході капілярної колонки. Концентрування проводиться на сорбенті в кварцовою трубці 11, яка може охолоджуватися рідким азотом і нагріватися за допомогою нагрівача 6. Тиск додаткових потоків А і В встановлюється таким чином, щоб контролювати напрямок і витрати потоку газу-носія.

Рис. 12 Пневматична схема адсорбційного концентрування:

1 - вхід газу-носія, 2, 3 - клапани, 4 - скидання газу з концентратора; 5 - запірний клапан, 6 - введення проби; 7 - концентратор, 8 - нагрівач; 9 - пастка, 10 - хладоагент (рідкий азот), 11 - термостат, 12 - колонка; 13 – детектор

Рис.13 Конструкція пристрою для криогенного концентрування проби:

1 - аналітична колонка, 2 - ущільнення, 3 - кришка, 4, 7 - вихід рідкого азоту, 5 - корпус, 6 - нагрівач; 8 - додаткова пастка; 9 - капілярна колонка, 10 - пастка, 11 - перехідна кварцова трубка з адсорбентом