9.2.1 가스 크로마토 그래피 실행
일반적인 가스 크로마토 그래피 장비는 운반 가스 시스템, 주입기, 가스 크로마토 그래피 컬럼, 검출기 및 데이터 처리로 구성됩니다. 단위. 운반 가스는 일반적으로 흡착 용량이 낮거나 무시할 수있는 영구 가스, 즉 수소, 헬륨 또는 질소입니다. 운반 가스의 특성은 GC 시스템의 분리 특성에 영향을 미칠 수 있으며 감지 감도를 수정할 수 있습니다. 운반 기체 유속의 안정성과 재현성은 성공적인 기체 크로마토 그래피 분석의 전제 조건이므로 분리의 효율성과 결과의 정량화에 상당한 영향을 미칩니다. 인젝터는 샘플을 GC 컬럼의 헤드로 전달합니다. 인젝터는 기화 및 온-컬럼 인젝터의 두 가지 주요 그룹으로 분류 할 수 있습니다. 기화 주입기는 고온 (100–300oC)을 사용하여 액체 샘플을 빠르게 기화시킵니다. 일반적으로 주사기를 사용하여 샘플을 온도 조절 주입기에 주입합니다. 이 경우 샘플은 빠르게 증발하고 운반 가스와 혼합되어 컬럼으로 운반됩니다. 온-컬럼 인젝터는 시료의 기화 및 이후 컬럼으로의 이송에 의존하지 않고 시료를 컬럼에 직접 증착합니다. 주입 된 샘플의 휘발성 화합물의 분리는 GC 컬럼에서 수행됩니다.
가스 크로마토 그래피 용 컬럼은 두 개의 별개의 그룹으로 나눌 수 있습니다. 다양한 치수의 패킹 및 모세관 컬럼 (Spangler, 2001). 패킹 된 컬럼은 종종 고 분자량 폴리머의 얇은 층으로 코팅되는 작은 입자로 채워진 단단한 금속 또는 유리 컬럼입니다. 가장 일반적인 고체 지지체는 규조토, 탄화 플루오르, 흑연 카본 블랙 및 유리 구슬입니다. 모든 지지대의 약 90 %는 다양한 유형의 규조토입니다. GC 컬럼의 고정 액상은 다음 요구 사항을 준수해야합니다. 낮은 증기압, 높은 화학적 안정성 및 분석 온도에서 상대적으로 낮은 점도; 조사중인 샘플 구성 요소에 대한 선택성; 불활성 지지체의 표면 또는 컬럼의 불활성 벽 모두에 대해 우수한 습윤 능력. 패킹 된 컬럼의 길이는 최적의 성능에 필요한 속도로 운반 기체 유속을 유지하는 데 필요한 고압 때문에 약 3m로 제한됩니다. 패킹 된 컬럼은 모세관 컬럼에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 패킹 된 컬럼은 모세관 컬럼보다 시료 용량이 10 ~ 1,000 배 더 큽니다. 따라서 다량의 샘플을 분석해야하는 분석 물에 대해 패킹 된 컬럼이 우수합니다. 그러나 패킹 된 컬럼은 모세관 컬럼보다 미터당 이론 단수가 25-50 % 적습니다. 짧은 길이의 패킹 된 컬럼 (1–3m 대 모세관 컬럼의 경우 10–60m)과 결합하여 이론적 플레이트의 총 수는 모세관 컬럼의 것보다 훨씬 적습니다.
모세관 (개방이라고도 함) 관형) 컬럼은 내부 직경이 매우 작은 (일반적으로 0.20–0.53 mm) 유리 또는 용융 실리카 튜브입니다. 모세관 컬럼의 내부 표면은 고정상의 얇은 층으로 코팅되어있어 용질 분자가 튜브의 내부 벽과 접촉 할 수 있습니다. 대부분의 모세관 컬럼 고정상은 융합 실리카 표면에 교차 연결되고 공유 결합됩니다. 모세관 컬럼의 고정상의 양은 일반적으로 0.1-5 μm 인 필름 두께로 표시됩니다. 화합물 머무름은 모세관 컬럼의 필름 두께에 비례하며, 머무름은 필름 두께가 증가할수록 증가하고 필름 두께가 감소하면 감소합니다. 모세관 컬럼의 장점은 매우 높은 분리 능력입니다. 이를 통해 패킹 된 컬럼으로 적절하게 분리되지 않은 복잡한 샘플의 피크를 분리 할 수 있습니다. 더 나은 분리 성능 때문에 모세관 컬럼은 패킹 컬럼보다 가스 크로마토 그래피에서 더 자주 사용되었습니다. GC 분석의 효율성은 컬럼 전환 기술을 사용하여 현저하게 향상 될 수 있습니다 (Samuel and Davis, 2002).
효과적이고 신뢰할 수있는 분리를 달성하려면 가스 크로마토 그래피 컬럼을 일정한 온도에서 온도 조절해야합니다. (등온 분리 모드) 또는 미리 정해진 온도 프로그램 (온도 구배)에 따라 수정할 수 있습니다. 온도 구배를 적용하면 분리 효과가 크게 증가합니다 (Davis et al., 2000). 컬럼 온도는 GC 분석에서 가장 중요한 매개 변수 중 하나이므로 정확한 조절이 가장 중요합니다. 검출기는 컬럼에서 나올 때 용질 분자와 상호 작용합니다. 이 상호 작용은 기록 또는 데이터 저장 장치로 전송되는 전기 신호로 변환됩니다. 그런 다음 신호 강도 대 경과 시간의 플롯 인 크로마토 그램이 생성됩니다.검출기의 주요 특징은 검출 가능한 화합물의 가장 적은 양 (민감도)과 같은 양의 화합물이 가장 강한 검출기 반응 (선택성)을 생성한다는 것입니다.
다양한 검출기 (불꽃 이온화 = FID) , 질소-인 = NPD, 화염 광도 = FPD, 전자 포획 = ECD, 열전도율 = TCD, 원자 방출 = AED, 전해 전도도 = ELCD, 화학 발광 등) 시료의 민감하고 선택적인 검출 및 정량화를 위해 개발되었습니다. 구성 요소. FID는 캐리어 가스와 혼합 된 수소 흐름을 사용합니다. 혼합물이 점화되고 분석 물이 연소되고 연소 과정에서 형성된 이온이 화염 분사와 전극 사이에 적용된 고전압으로 원통형 전극에 수집됩니다. 결과 전류가 증폭되고 감지됩니다. NPD는 디자인면에서 FID와 유사합니다. 수소 제트 근처의 히터 코일 내부에 루비듐 또는 세슘 비드가 포함되어 있습니다. 부분적으로 연소 된 질소와 인 분자는 비드 표면에 흡착되어 전류를 증가시키는 전자 방출을 감소시킵니다. FPD는 특히 황 및 인 화합물을 감지합니다. 분석 물질은 화염에 타 버립니다. 화염의 여기로 인해 392 (황) 및 526 (인광체) nm에서 빛이 방출됩니다. 필터는 광전자 증 배관에 도달하는 파장을 선택합니다.
ECD는 전자와 이온 생성을 위해 저에너지 β- 선 소스를 사용합니다. 검출기에 들어가는 전자 포획 분자 (할로겐화 화합물)는 증폭되고 등록 될 수있는 전자 전류를 감소시킵니다. TCD는 캐리어 가스 흐름에있는 전류 하에서 필라멘트를 사용하여 열전도율 및 비열의 변화에 반응합니다. 분석 물에 의해 발생하는 현재 가스의 열전도율 및 / 또는 비열의 변화는 필라멘트 전체의 전위를 수정합니다. AED는 선택된 원자 또는 원자 그룹의 검출에 적합하며 ELCD는 분석 물을 포함하는 Cl, N 또는 S의 검출에 특별히 사용될 수 있습니다. 화학 발광 검출기는 주로 황 화합물의 검출에 사용됩니다. 지난 수십 년 동안 다양한 질량 분석법 (MS) 검출 시스템과 결합 된 GC 방법은 GC 분석에서 점점 더 많이 응용되고 있음을 발견했습니다.
MS 검출은 이온 또는 분자가 고진공에서 이온화 될 수있는 현상을 기반으로합니다. 추가 충전 된 종. 이러한 종은 분리 될 수 있으며 상대적 풍부도 (질량 스펙트럼)는 원래 분석 물의 특징입니다. 질량 분석기는 이온 종을 생성 한 다음 분리하여 검출해야합니다. 이온 생성은 전자 충격 (EI) 및 화학 이온화 (CI) 기술로 달성 할 수 있습니다. EI 방법에서는 분석 물질과 뜨거운 필라멘트에서 생성 된 전자 사이의 충돌을 생성하여 분석 물질의 단편화 및 전하를 수행합니다.
CI 기술은 전자 빔에 의해 이온화 된 암모니아 또는 메탄과 같은 시약 가스를 사용합니다. 이온화 된 가스는 분석 물과 반응하여 비교적 안정적인 이온 분자 복합체를 형성합니다. 가장 빈번하게 발생하는 복합체는 + 또는 +와 같은 단순한 부가 물이기 때문에 분석 물의 분자량을 쉽게 계산할 수 있습니다. 다른 휴대용 하이픈 GC 기기도 현장 애플리케이션을 위해 개발되었습니다 (Arnold et al., 2000). GC 계측 및 방법론의 현재 추세는 Yashin과 Yashin (2001)에 의해 최근 검토되었습니다.