Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бёккер_Хроматография [2009]

.pdf
Скачиваний:
396
Добавлен:
29.06.2020
Размер:
8.74 Mб
Скачать

150 Глава 3. Газовая хроматография

Статический анализ паровой фазы, в настоящее время, находится на высоком техническом уровне, поскольку он связан с персональными компьютерами и, тем самым, имеет широкие возможности для автоматизации. Он применяется как при абсолютных измерениях, так и при относительных измерениях для газообразных/ жидких и газообразных/твердых систем. Без предварительного обогащения можно проводить анализы твердых и жидких проб, таких как вода, сточные воды, отстой, земля, отбросы и похожие матрицы [3.82]. Этот метод применяется при исследова& нии термодинамики и кинетики реакций, а также в физике, к примеру, для харак& теристики сорбционного поведения и пористости катализаторов и сорбентов.

При этом особенно популярны относительные измерения, при которых срав& ниваются только площадь пиков в идентичных условиях измерения. Однако и это во многих случаях уже ценная помощь для запланированных измерений класси& ческими методами, так как этим методом можно проводить ценные предвари& тельные проверки, так называемые скрининги. Это дает возможность во многих случаях заметно сократить затраты времени и затраты на персонал, а, вместе с тем, и стоимость измерений классическими методами – фактор, который как раз сегодня имеет большое значение в научно&исследовательских и опытно&конст& рукторских разработках.

3.13.1.2. Динамический анализ паровой фазы

Под определение динамических анализов паровой фазы подпадает целый ряд ме& тодов, при которых твердая или жидкая проба подается с непрерывным потоком газа. При этом инертный газ так долго пропускается над пробой или через пробу, что летучие компоненты десорбируются или экстрагируются почти полностью. Динамический анализ паровой фазы первоначально разрабатывался для того, что& бы собранные подходящим адсорбентом на рабочем месте вредные вещества в другом месте с помощью термодесорбции быстро перенести в газовый хроматог& раф и, тем самым, определить величину ПДK на рабочем месте.

Количественное заключение можно делать только при полной экстракции аналитов в газовую фазу. Газовый экстракт, как правило, слишком разбавлен для непосредственного анализа, и перед определением его нужно снова сконцентри& ровать. Это происходит, как правило, с помощью сорбционных средств (активи& рованный уголь, Tenax) или холодных ловушек (криофокусировка). Оба метода сильно отличаются в приложении, проведении и оценке.

Сорбционные материалы для последующего определения сорбированных ком& понентов либо прогреваются (Tenax), либо промываются жидкими элюентами. Ввод замороженных компонентов проб осуществляется их спонтанным испаре& нием с помощью специального электрического нагревателя с очень высокой ско& ростью нагревания. Автоматические системы продувки и улавливания оснащены нагреваемым сосудом для жидкой пробы и термодесорбером для твердой пробы. Выдувание летучих компонентов и обратная продувка веществ из адсорбционной ловушки через нагреваемую линию передачи в газовый хроматограф происходят в автоматическом цикле [3.83].

Сегодня для самых различных задач в распоряжении имеется широкий круг адсорбционных трубок [3.84]. Этим методом, например, исследуются загрязнен&

3.13. Анализ паровой фазы (Headspace анализ) 151

ные пробы земли. Можно также проводить концентрирование вредных веществ из воздушных проб [3.85]. Динамические методы хорошо подходят для анализа питьевой воды на присутствие следов органических растворителей. Путем исполь& зования больших количеств пробы можно повысить чувствительность определе& ния. Затраты на приборы в динамическом методе все&таки заметно выше, чем в статических методах, у которых к тому же существуют четкие термодинамичес& кие соотношения в момент отбора пробы. Статический метод чаще применяется из&за хорошей воспроизводимости результатов измерений.

3.13.2. Основы количественного анализа паровой фазы

Если согласно описанному методу из паровой фазы отбирается аликвота, то из& меряемая в результате площадь пика является мерой количества соответствую& щего компонента в газовой фазе над пробой. Количество каждого компонента в паровой фазе дается его парциальным давлением p ′, которое, поэтому, будет про& порционально площади пика F. До сих пор речь идет о простом газовом анализе, и хроматограмма дает вначале только состав газовой фазы над пробой. Возмож& но, этого результата будет уже достаточно, если о пробе хотят получить лишь по& верхностное представление.

Намного чаще ставится задача определить в составе газовой пробы концент& рацию определенного компонента. Это также возможно, так как парциальное давление зависит, в том числе, от концентрации компонента в пробе. Парциаль& ное давление вещества над раствором по закону Генри выражается через концен& трацию вещества в растворе x, давление пара p0 чистого вещества и коэффициент активности вещества в растворе Ψ:

p = x Ψ p0.

Если заменить парциальное давление p ′ на соответствующую площадь пика F, то получится:

x = F/(Ψ p0).

Желаемую концентрацию x можно рассчитывать, если продукт Ψ p0 известен или определяется с помощью калибровки. Так как коэффициент активности, ко& торый описывает межмолекулярные взаимодействия между растворителем и ра& створенным веществом, неизвестен, то калибровка должна проводиться практи& чески в каждом случае. Ее нужно проводить с чистым веществом в тех же самых условиях, что и анализ, а также с той же самой матрицей. Это означает, что нужно применять метод добавок, когда для анализа к пробе добавляют определенное количество определяемого вещества. Соответствующий пик вследствие этого уве& личится, и так как прирост соответствует добавленному количеству, то отсюда легко определить первоначальную концентрацию.

Получаемая в результате анализа паровой пробы хроматограмма дает сначала распределение концентраций в газовой фазе. Вследствие этого метод может при& меняться также в газовом анализе. Это даже очень просто реализовать, если для сбора газовых проб используются предварительно вакуумированные сосуды для

152 Глава 3. Газовая хроматография

парового анализа. Для этого прокладка пустого, но уже закрытого сосуда прока& лывается иглой от шприца, и сосуд вакуумируют насосом. Взятие пробы также просто: прокладку снова протыкают иглой от шприца и дают исследуемой газо& вой пробе заполнить сосуд. Как пример можно упомянуть исследование воздуха на рабочем месте для определения концентрации вредных веществ.

3.13.3. Холодная система ввода как метод обогащения

Холодная система ввода предоставляет возможность улучшить чувствительность стационарного метода анализа паровой фазы (англ.: SHS). Как для экологическо& го анализа, так и для контроля качества технических продуктов газовая хроматог& рафия паровой фазы (англ.: HSGC) представляет собой очень элегантный метод. Измерительная система избавлена от влияний матрицы из окружающей среды; здоровье, рабочие места и места проживания остаются незатронутыми, и, одно& временно, происходит явное обогащение летучих вредных веществ и ингредиен& тов из жидкой или твердой матрицы. Так как экологический анализ связан глав& ным образом с анализом следовых количеств, то вопросы относительно границ обнаружения в случае неблагоприятных коэффициентов распределения часто остаются открытыми.

Поэтому имеется большое число попыток улучшить чувствительность стати& ческого метода анализа паровой фазы. Холодная система ввода в качестве систе& мы подачи пробы предлагает метод с программированием температуры с делени& ем или без деления потока (англ.: Split/Splitless) и возможностью одновременного внутреннего предконцентрирования [3.86]. Предконцентрирование следов лету& чих вредных веществ и ингредиентов из паровой фазы становится возможным в двух методах:

криофокусировка и/или

адсорбция на подходящем адсорбенте (Tenax).

Из&за простой возможности повторять ввод пробы из соответствующего па& рового пространства в систему ГХ предпочтение отдается обогащению в холод& ной системе ввода пробы. При этом многократный ввод пробы может осуществ& ляться как вручную, так и автоматически двумя методами:

МИП многократный ввод паровой фазы и

МЭП многократная экстракция паровой фазы.

В то время как при МИП повторный ввод пробы происходит для одной и той же пробы, но которая распределена по нескольким сосудам для анализа паровой фазы, многократный ввод пробы при МЭП происходит для одной и той же пробы из одного и того же сосуда. При этом МЭП является, собственно говоря, методом для количественного анализа паровой фазы, который в противоположность МИП должен был бы применяться совместно с описанным здесь методом обогащения пробы, только если имеющееся количество пробы для исследования очень мало. Так, десятикратным вводом пробы методом МЭП можно, например, проанали& зировать испарения одной&единственной пихтовой иголки. Естественно, при на& личии достаточных количеств анализируемого вещества будут использоваться и

3.14. Выводы и обзор 153

большие количества пробы. Тем не менее, на практике это случается не всегда, и этот метод предоставляет действенные возможности в следовом и микроанализе, например, при характеристике сколов лака (транспортные аварии), остатков гря& зи под ногтями (преступление с применением насилия) и т.д.

Нагревание и охлаждение происходят электрически, причем в случае низко& кипящих компонентов возможно дополнительное охлаждение с помощью СО2. Ввод пробы происходит известным способом с помощью микролитрового шпри& ца. Заданную температуру, время для возможной отдувки растворителя, конеч& ную температуру, температуру и время ступеней программирования температу& ры, скорость нагревания, а также время одного цикла ГХ можно программиро& вать с помощью микропроцессора.

Если ввод пробы происходит в жидком виде, то она замораживается, и, таким образом, из иглы шприца не может происходить испарение. Камера инжектора нагревается только после окончания ввода пробы. Для газообразных проб воз& можно понижение температуры до –78 °C с применением СО2. Наоборот, при со& ответствующем программировании температуры холодная система ввода пробы может применяться как обычная система ввода пробы с обогревом.

3.14. Выводы и обзор

Газовая хроматография вместе с ВЭЖХ относится к самым важным методам раз& деления в рутинном анализе. В течение 40 лет своего развития она достигла высо& кого методического и технического уровня. Прошло много поколений приборов, некоторые из которых получили очень широкое распространение. Она исключи& тельно надежна, позволяет относительно быструю разработку методов и охваты& вает широкий круг детекторов с высокой чувствительностью и специфичностью. Комбинированием со спектроскопическими методами эти свойства можно при& менять к проблемам, лежащим в самых отдаленных областях. Вместо сенсацион& ных инноваций развитие последних лет характеризовалось постоянным улучше& нием деталей, которые имеют значение как для ежедневной практической рабо& ты, так и для выявления новых областей применения.

Сегодня газовые хроматографы есть в каждой лаборатории, которая занима& ется исследованием летучих смесей или веществ, которые можно перевести в ле& тучее состояние. ГХ преимущественно применяется к качественному и количе& ственному анализу испаряемых соединений в пробах разного состава. Определе& ние физико&химических констант и препаративные разделения с помощью ГХ возможны, но играют подчиненную роль.

После вытеснения в большинстве лабораторий наполненных колонок капил& лярными колонками, развитие последнего времени обозначено преимуществен& но успехами в деталях, которые способствуют расширению возможностей метода (возможности разделения, чувствительность, точность, воспроизводимость, вре& мя анализов) и удобству его применения, а также повышают его устойчивость к помехам, снижают затраты при его использовании и открывают новые области приложений. Хотя следующие из теории пределы возможностей метода уже оче& видны, ГХ ни в коем случае не находится в конце своего развития. Капиллярная ГХ

154 Глава 3. Газовая хроматография

будет все больше и больше использоваться людьми, которые имеют лишь незна& чительные знания об этом микрометоде. Соответственно, велика разница между имеющимся и действительно задействованным потенциалом ГХ.

Газовая хроматография может применяться только к летучим соединениям, поскольку массоперенос происходит в газообразной подвижной фазе, и только такие соединения могут транспортироваться газом&носителем по колонке, дав& ление пара которых при выбранных рабочих температурах в системе, и особенно

вколонке, достаточно высоко. Таким образом, сразу становится понятным, что выбор и регулировка температуры – это важная часть оптимизации газохрома& тографической системы. Особое значение регулировка температуры имеет для термостата. Только стабильный изотермический процесс или воспроизводимое программирование температуры позволяет получать воспроизводимое время удер& жания. Это совершенно необходимо, если производится компьютерная обработ& ка данных.

ГХ позволяет определять крайне низкие количества вещества (пико& или фем& тограммы), которые, кроме того, существуют еще в очень низких концентрациях

вразнообразных матрицах (следовой анализ). Разделение и выделение больших количеств вещества, напротив, более трудно, если одновременно требуется высо& кое разрешение (препаративная ГХ). Внедрение высокоэффективных капилляр& ных колонок значительно увеличило возможности ГХ, особенно в следовом ана& лизе. Труднолетучие соединения могут разделяться в капиллярных колонках бо& лее мягко, т.е. при более низких температурах. Новые типы колонок, естествен& но, привели также к значительным изменениям в инструментальной базе, необходимой современной аналитической ГХ. Так как на практике сегодня для ГХ анализа не очень сложных смесей еще применяются наполненные колонки, то большинство продаваемых сегодня ГХ приборов рассчитано на применение этих двух сильно различных типов колонок. Разумеется, техническая перестрой& ка пневматической системы неизбежна.

3.14.1. Хроматографические колонки

Капиллярные колонки, которые в целом победили в лабораторном анализе, на& ходят все большее применение и в промышленной ГХ. В качестве материала ко& лонок доминирует «плавленый кварц» из&за инертности чистой поверхности квар& ца и гибкости тонкостенных трубок, которые снабжены внешним покрытием из полиимида. В последнее время альтернативой являются тонкостенные капилля& ры из нержавеющей стали, крепкие и гибкие, которые благодаря дезактивации в той же мере или даже еще более инертны, чем кварцевые капилляры.

Капиллярная колонка особенно требовательна к вводу пробы и к подключе& нию колонки к детектору, а также к свойствам используемых детекторов. В зави& симости от вида анализируемой пробы и от цели анализа для капиллярных коло& нок должны применяться разнообразные методы ввода пробы, например, с деле& нием или без деления потока, прямой ввод в колонку и т.д. Техника подсоедине& ния такого миниатюрного типа колонок должна быть свободна от мертвых объемов и устойчива к температуре примерно до 400 °C, а также гарантировать плотность

3.14. Выводы и обзор 155

соединений при сильно изменяющихся температурах, как это обычно имеет мес& то при использовании программирования температуры. От инжектора через ко& лоночный термостат до детектора современные инструменты должны позволять точную установку, регулировку параметров, а также их временное программиро& вание. Используемые колонки, которые могут содержать стационарные фазы раз& ной полярности, должны быть, естественно, достаточно устойчивы к температу& ре. Они не должны уже после короткого времени использования разрушаться или ухудшать детектирование за счет выноса продуктов деструкции. ГХ приборы долж& ны быть снабжены измерительными и регулирующими устройствами для газа& носителя и для газов, снабжающих детектор (ПИД), и работающими настолько надежно, чтобы проводить воспроизводимые измерения. В общем, газохроматог& рафические инструменты должны позволять проводить анализы, свободные от систематических и от слишком больших статистических ошибок.

Чаще всего применяются тонкие капилляры длиной от 10 до 60 м, внутренние стенки которых покрыты тонкой пленкой жидкой стационарной фазы. Так как пленки, удерживаемые исключительно адсорбционными взаимодействиями, тер& модинамически не стабильны, то производство прочно удерживаемых пленок на одновременно инертной поверхности – это ключевая проблема получения коло& нок. Стабильные пленки можно производить in situ поперечным сшиванием по& лимерных цепочек стационарной фазы и, прежде всего, химическим соединени& ем полимерных цепочек с внутренней поверхностью стенки, прошедшей предва& рительную обработку (химически связанные фазы), за счет подходящих реакци& онных групп. Степень связывания и сшивания должна быть, тем не менее, настолько незначительна, чтобы сохранить у фазы свойства жидкости.

После пионерских работ 10–15&летней давности совершенствование колоноч& ной технологии проходит, между тем, абсолютно незаметно для пользователей в лабораториях фирм&производителей, включая специалистов химии поверхности и полимерной химии, правда, в условиях потери прозрачности, так как фирмы едва ли сообщают детали о процессе изготовления.

Актуальный коммерческий ассортимент неполярных стационарных фаз ох& ватывает толщины пленки от 0,1 до 5 мкм при величине внутреннего диаметра от 0,15 до 0,53 мм. Вместе с тем, благодаря изменению внутреннего диаметра и тол& щины пленки соотношение фаз β можно варьировать в широких пределах (от 30 до 1300). Это отражается на факторе удерживания k ′, рабочей температуре коло& нок и времени анализов, а также и на эффективности колонок и их нагрузочной емкости. Таким образом, по сравнению с наполненными колонками имеется су& щественно более широкая возможность для выбора колонки, соответствующей анализируемой пробе.

Совершенно иная картина для селективности: из&за высокой разделительной эффективности капиллярных колонок сначала полагали, что имеющиеся задачи по разделению могут быть выполнены с небольшим числом стационарных фаз. Так как химически привязанные полидиметилсилоксан и полиметилфенилсилок& сан с незначительным содержанием фенильных групп (примерно 5%) отличают& ся высокой термостабильностью, эти фазы играют роль рабочей лошадки, хотя их разделяющая способность основывается почти исключительно на неспецифичес&

156 Глава 3. Газовая хроматография

ких взаимодействиях. С ростом содержания фенил&, цианопропил& и других групп в силоксановой матрице уменьшается термостабильность. Поэтому усилия про& изводителей направлены на фиксацию полярных разделяющих жидкостей, что& бы соответствовать потребностям в селективности при исследовании все более сложных проб. Наряду с химически привитыми полиэтиленгликолями, напри& мер, теперь также доступны капилляры с ПАГ фазами (полиалкенгликоль, поли& этилен& и полипропиленгликолевые эфиры).

С другой стороны, производители колонок предлагают все в большей мере специальные колонки с жидкими фазами индивидуального состава (в большин& стве случаев, полисилоксаны с оптимизированным содержанием фенильных и цианопропильных групп). Они используются в стандартизованных методах ана& лизов (например, «диоксиновая колонка»), разумеется, снова без указаний отно& сительно точного состава фазы и способа изготовления.

Актуальные усилия производителей колонок направлены также на дальней& шее улучшение инертных свойств колонок как существенную предпосылку для анализа следовых количеств полярных соединений, воспроизводимости важных для колонок параметров (параметры удерживания, термостабильность и устой& чивость к растворителям, отсутствие фона), а также тестирования колонок более чувствительными тестами.

Преимущества водорода как газа&носителя используются все большим чис& лом пользователей, даже если это связано с дополнительными мерами предосто& рожности. Так же общепризнанной необходимостью является удаление самых не& значительных следов кислорода из газа&носителя для защиты полярных стацио& нарных фаз.

Второй тип колонок, тонкослойные капиллярные колонки (PLOT колонки), объединяет преимущества адсорбционной ГХ с эффективностью капиллярных колонок. На внутренней стенке этих колонок фиксируется тонкий слой частиц адсорбента очень мелкого зернения с диаметром < 1 мкм. В качестве стационар& ной фазы в настоящее время коммерчески доступны модифицированный Al2О3, молекулярные сита, пористые полимеры и углеродные молекулярные сита.

Эти PLOT колонки с длиной от 10 до 50 м и внутренними диаметрами 0,32 или 0,53 мм находят все большее применение в анализе газа и летучих полярных и неполярных соединений. Мостом к газо&жидкостной хроматографии являются капиллярные колонки с нанесенным слоем из графитизированной сажи, покры& той жидкой фазой (англ.: CLOT, Carbograph). Разделение происходит при этом согласно комбинированному адсорбционно&распределительному механизму (газо&твердо&жидкостная хроматография).

Наиболее исследуемыми направлениями сегодня являются разделение энан& тиомеров, высокоскоростная ГХ и высокотемпературная ГХ.

3.14.1.1. Разделение энантиомеров

Прямой ГХ анализ энантиомеров на хиральных стационарных фазах получил бур& ное развитие в начале девяностых годов, когда стали коммерчески доступными ка& пиллярные колонки с модифицируемыми циклодекстринами (ЦД). Между тем, очень широкий спектр разделяемых без дериватизации соединений, которые раз&

3.14. Выводы и обзор 157

деляются на различных функционализированных α&, β&, γ&ЦД, простирается от не& полярных углеводородов до относительно полярных соединений. Преимуществен& но алкилированные или ацилированные ЦД используются как стационарные фазы либо непосредственно, либо растворенными в полисилоксановых фазах. Дальней& шее развитие последнего типа фаз ведет к колонкам с химически привитыми ЦД.

Энантиоселективность этих фаз обусловлена механизмом включения (инк& люзии), а также гидрофобными и полярными взаимодействиями. Тем не менее, из большого числа опубликованных приложений до сих пор нельзя сделать окон& чательное суждение о механизме разделения, так как у химически сходных соеди& нений уже незначительные структурные изменения (например, положение заме& стителя) могут приводить к отчетливому изменению в хиральном распознавании. Так как очевидно, что отдельные виды взаимодействий, в зависимости от приро& ды вещества, вносят различный вклад в дискриминацию энантиомеров, то при современном уровне знаний невозможно делать какие&либо предсказания о том, удастся ли вообще разделение энантиомеров и на какой ЦД фазе. Разработка ме& тодов анализов происходит в настоящее время по методу «проб и ошибок». При этом может быть полезно использование опыта других авторов, сохраненного в базах данных.

3.14.1.2. Скоростные анализы (экспресс%ГХ)

Из различных теоретически возможных путей для сокращения времени анализа уменьшение внутреннего диаметра тонкопленочных капиллярных колонок в со& четании с водородом в качестве газа&носителя доказало себя как наиболее эф& фективное. Так как минимальная высота тарелки пропорциональна внутреннему диаметру капилляра, то необходимое для конкретного разделения число тарелок при меньшем сечении колонки может реализоваться на более короткой колонке и, тем самым, также за более короткое время. Уже в 1962 году было описано раз& деление 15 компонентов в течение 2 секунд на колонке длиной 1,2 м и с внутрен& ним диаметром 35 мкм.

Хотя тонкие капиллярные колонки с пленками, стабильными к растворите& лям, коммерчески доступны, они еще мало распространены, так как незначитель& ная емкость и маленькие объемы проб предъявляют высокие требования к хрома& тографической аппаратуре:

быстрый ввод минимальных количеств пробы при наличии высокого про& тиводавления,

предотвращение уширения пиков вне колонки путем выбора соответству& ющего детектора и минимизации мертвых объемов на всем пути газа от инжектора до детектора,

высокочувствительные детекторы с очень малым временем отклика,

быстрая электронная регистрация и обработка данных,

инертность системы.

В соответьствии с этими требованиями колонки с внутренним диаметром до 0,1 мм могут еще использоваться в современных устройствах; для колонок с диа& метрами < 0,1 мм требуются специальные приборы.

158 Глава 3. Газовая хроматография

3.14.1.3. Высокотемпературная ГХ

Одной из наиболее достойных упоминания инноваций прошлого времени явля& ются высокотемпературные колонки, которые делают возможными разделения при температурах до 450 °C. Сегодня капиллярные колонки с высоким соотноше& нием фаз, незначительной адсорбционной активностью и стабилизированными жидкими пленками применяются в сочетании с подходящими методами дозиро& вания и соответствующим образом настроенными приборами для рутинной ра& боты при температурах колонок до 350 °C для разделения высококипящих, тер& мически стабильных соединений. Примерами являются газохроматографически симулируемая дистилляция более высоких фракций нефти, а также анализ триг& лицеридов, олигомеров, низкомолекулярных полимеров и полициклических аро& матических углеводородов (ПАУ). Для преодоления ограниченной термостабиль& ности полиимидной оболочки был разработан термостабильный полиимид, а так& же капилляры из плавленого кварца с алюминиевым покрытием.

Как альтернатива кварцу, который при высоких температурах вследствие рек& ристаллизации становится шероховатым и ломким, представляет интерес боро& силикатное стекло. Другой альтернативой являются с недавних пор капилляры из нержавеющей стали.

В последнее время удалось получить капиллярные колонки со стационарны& ми фазами, стабильными до 460 °C, которые открывают – даже в сравнении с ВЭЖХ и СКФХ – новые возможности применения ГХ для высококипящих со& единений. Вошедшее в оборот легитимное понятие «высокотемпературная ГХ» (ВTГХ) применяется при температурах колонок выше 300 °C.

3.14.2. Приборы/методики

Ваналитической практике, когда часто большая серия проб должна быть проана& лизирована быстро и достоверно, большое значение имеет автоматизация всего ГХ анализа на самых различных его этапах. Самыми важными операциями для полностью автоматизированного проведения серийных ГХ анализов являются:

подготовка пробы,

измерение объема пробы,

установка температуры инжектора, колонки, а также начало и конец про& граммирования температуры,

ввод пробы,

получение, оцифровка и обработка сигнала,

сохранение или выдача цифровых и/или аналоговых результатов анализа.

С помощью автоматизации ГХ анализа могут не только уменьшаться затраты на персонал, но и повышается надежность анализа за счет исключения ошибок, которые обусловлены человеческим фактором. Наряду со стандартным оснащени& ем газового хроматографа – инжектором, термостатом и детектором – в будущем с ним будут более тесно, чем сегодня, комбинироваться системы пробоподготовки.

Для многих актуальных задач, например, исследование очень сложных сме& сей и определение все более низких следовых количеств в составе все более слож&

3.14. Выводы и обзор 159

ных матриц, классическая конфигурация инжектор – колонка – детектор оказы& вается на пределе своих возможностей, даже при использовании капиллярных колонок высокого разрешения. К арсеналу методик, которые можно применять в зависимости от постановки задачи и свойств пробы (аналит/матрица), принадле& жат для пробоподготовки/ввода пробы: ГХ паровой фазы, адсорбция/термосорб& ция, дериватизация, ЖХ&ГХ, термоэкстракция и пиролитическая ГХ. На одной колонке разделение происходит согласно давлению пара соответственно геомет& рии, на двух колонках – в параллельном или последовательном включении.

Благодаря все более широкому использованию микроэлектроники для управ& ления приборами, получению и обработке данных приборы стали еще лучше, на& дежнее, проще в обслуживании и менее чувствительны к помехам. Это же спра& ведливо и для нового поколения проимышленных приборов, с которыми теперь в режиме онлайн и полностью автоматизировано можно решать очень сложные за& дачи.

3.14.2.1. Пробоподготовка

Газохроматографический следовой анализ требует в большинстве случаев пробо& подготовки для выделения и обогащения следовых компонентов из матрицы. Этот трудоемкий и подверженный ошибкам процесс (потери и/или контаминации) –

вбольшинстве случаев наиболее уязвимый этап в цепочке пробоподготовка – из& мерение – сбор данных – оценка данных. Сегодня ручная пробоподготовка все еще составляет две трети всех трудозатрат при проведении анализа и на 25% обус& лавливает ошибки и неправильные заключения. Автоматизация пробоподготов& ки, т.е. автоматизация от момента непосредственного отбора пробы до момента включения ее в систему приборов и управления лабораторной информацией (англ.: LIМS, Laboratory Information Management Systems), будет основной темой в бли& жайшие годы. Наша экономика находится под сильным давлением необходимос& ти улучшения организации и самого производства, чтобы сохранять свою конку& рентоспособность. Также и в аналитике настоятельно необходимой становится обучающая лаборатория «Lean laboratory», чтобы сократить бремя издержек, улуч& шить производительность и соответствовать требованиям к качеству и хорошей лабораторной практике (англ. GLP, Good Laboratory Praxis).

Всвязи с большим числом анализов наблюдается тенденция к автоматической, интегрированной подготовке проб таким образом, что введение стандартов, раз& бавление, дериватизация, нагрев, концентрирование или же твердофазная экстрак& ция проводятся синхронно с прохождением анализа. Значительную экономию вре& мени обещает автономное или в сочетании с ГХ (on&line) применение сверхкрити& ческой флюидной хроматографии (СФЭ). Ее применимость в стандартных методах

врутинной аналитике требует все же дополнительных исследований.

Из&за простоты выполнения широкое распространение получила твердофаз& ная экстракция (ТФЭ). В настоящее время ряд фирм предлагает вакуумные филь& трационные установки и системы фильтрования под давления для одновремен& ной подготовки многих проб. Палитра сорбентов (модифицированные силикаге& ли, органические полимеры, ионобменники) расширилась за счет внедрения гра& фитизированного углерода.