Techniki chromatograficzne Metody przygotowywania próbek do analizy chromatograficznej

Techniki chromatograficzne

Metody przygotowywania próbek do analizy chromatograficznej

Pobranie próbki i jej przygotowanie jest bardzo ważnym, często najważniejszym i najtrudniejszym etapem analizy i może decydować o poprawności jej wyniku.

Nie ma jednej, uniwersalnej metody przygotowywania próbek, odpowiedniej do wszystkich analizowanych materiałów.

Sposób przygotowywania próbki zależy gównie od stanu skupienia analizowanej substancji.

Przygotowywanie próbek

Przygotowywanie próbek gazowych

•pobór bez zatężania

•adsorpcja analitów w cieczy

•adsorpcja analitów za pomocą adsorbentów (węgiel aktywny, sadza grafityzowana, polimery porowate, żel krzemionkowy, zeolity)

Przygotowywanie próbek

Przygotowywanie próbek ciekłych

• ekstrakcja ciecz-ciecz

• ekstrakcja ciecz-gaz

• ekstrakcja ciecz-ciało stałe

• mikroekstrakcja do fazy stałej (SPME)

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-ciecz

Ekstrakcja ciecz-ciecz jest najbardziej znanym i najdłużej stosowanym sposobem przygotowania próbek, zwłaszcza wodnych. Wykorzystuje się w tym przypadku podział analitu między wodę i niemieszający się z nią rozpuszczalnik organiczny.

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-ciecz

Zalety ekstrakcji ciecz-ciecz• łatwa do realizacji• stosunkowo szybka• możliwość automatyzacji

Wady• odparowywanie rozpuszczalnika• konieczność stosowania wyłącznie

bardzo czystych rozpuszczalników

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-ciecz

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-ciecz

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-ciecz

Kolba Kuderny-Danish

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-ciecz

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

Analiza fazy nadpowierzchniowej

(Head Space)

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

Analiza fazy nadpowierzchniowej

• Statyczna

• Dynamiczna

-z gazową fazą ruchomą (odpędzanie lub odpędzanie i wyłapywanie)

- z ciekła fazą ruchomą- Z gazową i ciekła fazą ruchomą

(przeciwprądowa lub współprądowa)

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

W statycznej metodzie analizy fazy nadpowierzchniowej substancje analizowane znajdują się nad powierzchnią cieczy (lub ciała stałego) w nieruchomej warstwie powietrza.

Zwykle te same składniki, które znajdują się w fazie skondensowanej – znajdują się także w fazie gazowej.

Stosunek stężeń poszczególnych substancji jest jednak inny w powietrzu i inny w fazie skondensowanej, zależy on od podziału tych substancji między fazę ciekła (stałą) i gazową oraz od ich lotności.

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

Wraz ze wzrostem temperatury fazy skondensowanej zwiększa się stężenie substancji analizowanych w powietrzu.

 Zaletą statycznego sposobu przygotowania

próby jest

• łatwość wykonania

• możliwość bezpośredniego wprowadzenia mieszaniny gaz-pary analitu do GC

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

Technika analizy fazy nad-powierzchniowej poprzez odpędzanie i wyłapywanie (Purge and Trap).

Strumień gazu zawierający anality wyekstrahowane z cieczy przeprowadza się przez naczynie do wymrażania albo przez adsorbent, na którym są one zatrzymywane.

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

Korzystne jest utrzymywanie adsorbentu w temperaturze niższej od temperatury otoczenia.

Po zakończeniu etapu odpędzania i adsorpcji naczynie z adsorbentem szybko się ogrzewa, jednoczenie przepuszczając przez złoże gaz nośny, do którego przechodzą zdesorbowane substancje.

Uzyskaną mieszaninę gazu nośnego i analitu wprowadza się bezpośrednio do GC.

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz-gaz

Kolumna do przeciwprądowej

desorpcji analitów z wody

Thin Layer Head Space - TLHS

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Kolumny SPE

(Solid Phase Extraction)

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Zalety metody SPE

•tania

•łatwa

•możliwa do wykonania przy użyciu prostej aparatury

•ogranicza stosowanie rozpuszczalników

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Metoda SPE umożliwia rozdzielenie analitu od matrycy i jego zatężenie.

Substancje zaadsorbowane na kolumience mogą być przechowywane i transportowane.

Próbka w kolumience może być przechowywana nawet kilka miesięcy, bez znaczącego wpływu na wyniki analizy.

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

W metodzie SPE wykorzystuje się wiele różnych adsorbentów

•C18 (oktadecyl na żelu krzemionkowym)

•Florisil (SiO2 + MgO)

•żel krzemionkowy

•polimery (akrylowe, etylowinylobenzenowo- lub styrenowo-diwinylobenzenowe)

•węgle aktywne i sadze

•zeolity

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Dyski ekstrakcyjne

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Speedisk

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Mikroekstrakcja do fazy stałej

(Solid Phase Microextraction)

SPME

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Zalety metody SPME

•szybka

•tania

•bezrozpuszczalnikowa

•przenośny próbnik

•możliwość automatyzacji

Próbki ciekłe - ekstrakcja ciecz - ciał stałe

Zalety metody SPME

•granica wykrywalności 5-50 ppt

•czas przygotowania próbki do analizy 2-15 min.

Próbki stałe

Ekstrakcja rozpuszczalnikami

Aparat Soxhleta

Próbki stałe

Ekstrakcja gazami

Charakterystyka metod

Metoda Wykry-walność

Błąd analizy

[%]

Koszty analizy

Czas analizy [min.]

Zastosowany rozpusz-czalnik

Prostota analizy

Odpędzanie i wyłapywanie

ppb 1-30 wysokie 30 nie nie

Odparowywanie ppt 3-20 wysokie 120 nie nie

Head Space ppm - niskie 30 nie tak

Ekstrakcja ciecz-ciecz

ppt 5-50 wysokie 60 1000 ml tak

Ekstrakcja ciecz-ciało stałe

ppt 7-15 średnie 30 Do 100 ml tak

SPME ppt <1-12 niskie 5 nie tak