1.5.3. Непосредственный ввод пробы в колонку
Микро- и макроустройства для непосредственного ввода пробы в колонку были предложены Шомбергом и сотр. в 1977 г. Поскольку для эффективной работы этих устройств было необходимо выполнение ряда сложных технических требований, они не нашли широкого применения.
В 1987 г. К.Гроб и К.Гроб младший описали непосредственный ввод пробы шприцем в капиллярную колонку диаметром 0,32 мм. Для ввода пробы использовали стандартный шприц объемом 1 мкл с иглой диаметром 0,23 мм и длиной 25 мм. Иглу вводили через коническое отверстие до соприкосновения с запорным вентилем (рис. 11).
Рис. 11. Устройство холодного ввода пробы непосредственно в колонку. 1-капиллярная колонка; 2-графитовое уплотнение; 3-вход газа-носителя; 4- корпус; 5-канал диаметром 0,3 мм; 6-коническое отверстие; 7-запорный вентиль; 8-спиралевидная трубка для ввода охладителя; 9-выход охладителя.
Канал ввода диаметром 0,3 мм практически полностью блокируется иглой, за счет этого при открытии вентиля на входе в колонку почти не наблюдается перепада давления. После открытия клапана вводят шприц глубже и игла входит в колонку. Затем нажимают на поршень шприца и жидкая пробка пробы попадает в колонку. После ввода возвращают шприц в первоначальное положение (над вентилем). Обычно это положение отмечено снаружи меткой. Закрывают вентиль и вынимают шприц. Вся система ввода пробы постоянно охлаждается холодным воздухом или циркулирующей водой.
Использование игл из плавленого кварца внутренним диаметром 0,14 -0,18 мм позволило осуществлять непосредственный ввод пробы в колонки диаметром 0,22 – 0,25 мм. Эти иглы обладают высокой инертностью, Дополнительным преимуществом непосредственного ввода пробы является отсутствие мембран, используемых при вводе проб как с делением, так и без деления потока
Более простое устройство для непосредственного ввода пробы в колонку изображено на рис. 12, а основная часть этого устройства – клапан типа “утиный нос”, который выполнен из мягкого эластомера и не имеет движущихся частей. Он состоит из двух лепестков, прижатых друг к другу под действием давления на входе в колонку. Специальный шприц с кварцевой иглой диаметром 0,14 мм, снабжен более жесткой направляющей иглы. Во время ввода пробы направляющая иглы отжимает и раздвигает лепестки клапана (рис. 13), Затем игла шприца проходит через направляющую иглы и попадает в колонку. Когда игла попадает в колонку, отпускают направляющую иглы; она выходит из лепестков изолирующего клапана, которые обжимают иглу шприца. Затем опускают поршень шприца и сразу же удаляют шприц из устройства ввода пробы. Пробы объемом 0,5 – 2 мкл следует вводить как можно быстрее, причем температура термостата не должна превышать температуру кипения растворителя.
Рис. 12. Устройство для холодного ввода пробы непосредственно в колонку, снабженное клапаном типа “утиный нос”
Рис. 13. Изображение изолирующего клапана типа “утиный нос” в разрезе. Стрелками показано, как за счет давления на входе в колонку осуществляется уплотнение клапана.
Метод непосредственного ввода пробы в колонку без предварительного испарения обладает рядом преимуществом:
отсутствие дискриминации компонентов пробы;
постоянство ее состава и высокая воспроизводимость анализа;
возможность автоматизации ввода пробы в колонку.
При непосредсивенном вводе проба поступает в колонку в жидком виде и под действием потока газа-носителя на внутренней поверхности образуется устойчивая пленка растворителя. Длина зоны, смоченной растворителем, зависит от диаметра колонки, объема введенной пробы, температуры ввода пробы, толщины пленки НФ и, самое главное, сродства растворителя к НЖФ. В случае хорошей смачиваемости (неполярные растворители и неполярные силиконовые НФ) длина зоны, смоченной растворителем, не должна превышать 20 см на кажый микролитр введенной пробы. Если смачиваемость плохая (метанол и неполярная силиконовая НФ), длина этого участка может быть в несколько раз больше, что приводит к существенному снижению эффективности анализа.
Следует отметить и недостатки метода непосредственного ввода пробы в колонку, Жидкая проба попадает в колонку, минуя стадию испарения, поэтому предъявляются особые требования к чистоте анализируемой пробы. Нелетучие или мало летучие вещества будут накапливаться на входе в колонку, Их присутствие снизит эффективность колонки, кроме того, эти вещества могут вести себя как центры адсорбции, Поэтому очень важно провести предварительную очистку от мало летучих компонентов. Если это невозможно, рекомендуется использовать предколонку, которая одновременно играет роль пустого капилляра
Еще одним недостатком холодного ввода пробы непосредственно в колонку является ограниченная применимость этого метода к пробам, содержащим большие количества индивидуальных соединений. Количественное определение микропримесей, элюирующихся до макрокомпонентов, не представляется возможным. Это объясняется тем, что содержащийся в высокой концентрации макрокомпонент ведет себя подобно растворителю, что искажает форму пиков и результаты анализа.