Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Хроматографические методы анализа индивидуальных загрязняющих веществ могут применяться в нескольких вариантах (схема 3).
Наиболее часто в анализе объектов окружающей среды используется газожйдкостная и высокоэффективная жидкостная хроматография.
В газожидкостной хроматографии подвижной фазой является газ или пар, а неподвижной служит слой жидкости, нанесенный на инертный твердый носитель. Метод позволяет анализировать смеси газов, низко- и высококипящих органических и неорганических смесей. Важным параметром при этом служит скорость потока газа-носителя.
79
Схема 3. Хроматографические методы анализа загрязняющих веществ
Хроматографические методы анализа
Подвижная фаза - газ (пар)
Газовая хроматография
Газожидкостная хроматография
Подвижная фаза - жидкость
Высокоэффективная жидкостная хроматография
/ \
Тонкослойная хроматография
Нормально-фазовая
Обращенно-фазовая
Хроматомасс-спектроскопия
Температурный режим хроматографирования в газожидкостной хроматографии обусловлен температурами испарителя, термостата колонок и термостата детектора. Обычно температура испарителя устанавливается на 20—50°С выше температуры кипения самого высо-кокипящего вещества в смеси для обеспечения мгновенного испарения всех компонентов смеси. Важно, чтобы анализируемые компоненты при этой температуре не разрушались. Температура термостата детектора должна быть выше температуры кипения самого высококипящего вещества в смеси во избежание конденсации веществ в камерах детектора.
Если определяемые вещества имеют широкий интервал температур кипения, то в термостате колонки устанавливают температурный градиент (нагрев с заданной скоростью).
Колонки в газожидкостной хроматографии применяют разные по-форме, по длине (1—-10 м), по диаметру (3—5 мм).
В практике газожидкостной хроматографии наиболее часто используют детектор, основанный на теплопроводности газа, пламенно-ионизационный и по электронному захвату.
Принцип работы детектора по теплопроводности (катарометра) основан на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от теплопроводности окружающей среды. Изменение состава газа приводит к изменению теплопроводности, появлению сигнала.
В пламенно-ионизационном детекторе горение происходит между двумя электродами. Под воздействием пламени в газе образуются иои-80.
радикалы и свободные электроны. При попадании в пламя анализируемого вещества скорость образования ионов сильно возрастает, регистрируется увеличение тока.
Селективные детекторы, например детектор по захвату электронов, применяются для обнаружения соединений, содержащих атомы, сродство которых к электрону выше, чем у газа-носителя (например, галогены). Кроме детектора по захвату применяется термоионный детектор, обладающий высокой чувствительностью при анализе фосфорор-ганических соединений.
Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) с использованием высокого давления начала широко применяться в начале 70-х годов. Высокое давление (до 400 атм) создает регулируемый поток элюента через колонку. В этот поток с применением специальных инжекторов вводится проба анализируемой смеси. В тех случаях, когда времена удерживания компонентов смеси сильно различаются, рекомендуется осуществление градиентного элюирования — аналог программирования температуры в газовой хроматографии. Градиент создается изменением полярности элюента за счет вариации соотношений его полярной и неполярной составляющих.
В зависимости от полярности подвижной и неподвижной фаз используются два варианта ВЭЖХ: нормально-фазовый и обращенно-фазовый.
В первом случае используют полярный адсорбент (силикагель), элюент — неполярный (гексан), разделяемые вещества при этом полярные. В обращенно-фазовом варианте адсорбент неполярный — силикагель с привитыми на его поверхности неполярными ал пильными цепями Се—С18, элюент — полярный (спирт, ацетонитрил, вода и их смеси), разделяемые вещества — любые.
Детекторами в ВЭЖХ служат обычно спектральные датчики — фотометрические, флуоресцентные — либо электрохимические — потен-циометрические, амперометрические, по электропроводности.
С применением различных колонок и элюейтов спектр анализируе-мых методом ВЭЖХ веществ необычайно широк. Основной недостаток метода — для надежного соотнесения наблюдаемого в анализируемой смеси хроматографического пика к тому или иному веществу необходимо иметь эталон этого вещества.
Для анализа смесей неизвестного состава применяют хроматомасс-спектрометры — газовые или жидкостные хроматографы с масс-спект-рометрическим датчиком. Здесь эффективно сочетаются возможности техники хроматографического разделения и масс-спектрометрической идентификации веществ. Масс-спектрометр при этом работает в
81
режиме обнаружения одного или нескольких ионов, фрагментов молекул.
В масс-спектрометре из анализируемого вещества формируют молекулярный пучок, который подвергают воздействию потока электронов. Под действием электронов вещество разлагается на множество несущих заряд осколков, после чего они попадают в ускоритель и далее разделяются в магнитном поле в соответствии с соотношением т/е. Каждое вещество имеет свой специфический набор пиков на спектрограмме. "Библиотеки" современных хроматомасс-спектрометров насчитывают 60—80 тыс. соединений. При введении в прибор анализируемой пробы компьютер соотносит пики на хроматограмме к одному из веществ, хранящихся в "библиотеке".
