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L'avantage de chromatographie en phase gazeuse est qu'il peut séparer et analyser des mélanges de plusieurs composants. Cependant, comme de nombreuses substances peuvent être utilisées pour l'analyse chromatographique, les temps d'apparition des pics chromatographiques de différents composants sur la même phase stationnaire peuvent être les mêmes, il est donc difficile de caractériser des substances inconnues sur la base des seuls pics chromatographiques. Pour un échantillon inconnu, nous devons d’abord comprendre sa source, sa nature et son objectif analytique ; sur cette base, nous pouvons faire une estimation préliminaire de l'échantillon ; puis utiliser une certaine méthode pour effectuer une identification qualitative basée sur des substances pures connues ou des données de référence qualitatives chromatographiques pertinentes. Veuillez consulter ce qui suit:
Les échantillons pouvant être directement analysés par GC sont généralement des gaz ou des liquides. Les échantillons solides doivent être dissous dans un solvant approprié avant l'analyse et garantir que les échantillons ne contiennent pas de composants (tels que des sels inorganiques) qui ne peuvent pas être analysés par GC, ce qui pourrait endommager les composants de la colonne chromatographique. De cette façon, lorsque nous recevons un échantillon inconnu, nous devons en comprendre la source, afin d'estimer les composants que l'échantillon peut contenir et la plage de point d'ébullition de l'échantillon. Si le système d’échantillonnage est simple et que les composants de l’échantillon peuvent être vaporisés, il peut être analysé directement. S'il y a des composants dans l'échantillon qui ne peuvent pas être directement analysés par GC, ou si la concentration de l'échantillon est trop faible, le prétraitement nécessaire doit être effectué, tel que l'adsorption, l'analyse, l'extraction, la concentration, la dilution, la purification, la dérivatisation et d'autres méthodes pour traiter l'échantillon.
La configuration dite de l'instrument fait référence au dispositif d'injection d'échantillon, au gaz porteur, à la colonne chromatographique et au détecteur utilisés pour analyser les échantillons.
Généralement, le type de détecteur doit être déterminé en premier. Les détecteurs FID sont souvent choisis pour les hydrocarbures, et les détecteurs ECD sont faciles à choisir pour les substances contenant plus de groupes électronégatifs (F, Cl, etc.) et moins d'hydrocarbures ; lorsque les exigences de sensibilité de détection ne sont pas élevées ou que des composants non-hydrocarbures sont inclus, des détecteurs TCD peuvent être choisis ; pour les échantillons contenant du soufre et du phosphore, des détecteurs FPD peuvent être choisis.
Pour les échantillons liquides, vous pouvez choisir la méthode d'injection à diaphragme, et les échantillons de gaz peuvent utiliser une vanne à six voies ou une méthode d'injection par désorption thermique par adsorption. La chromatographie générale ne configure que la méthode d'injection du tampon à diaphragme, de sorte que les échantillons de gaz peuvent être analysés à l'aide de la méthode d'injection par adsorption-analyse de solvant-par tampon à diaphragme.
Sélectionnez les colonnes chromatographiques appropriées en fonction des propriétés des composants à tester et suivez généralement la règle de similarité et de compatibilité. Sélectionnez une colonne non polaire lors de la séparation de substances non polaires et sélectionnez une colonne polaire lors de la séparation de substances polaires. Une fois la colonne chromatographique déterminée, la température de travail de la colonne chromatographique est déterminée en fonction de la différence des coefficients de distribution des composants à tester dans l'échantillon. La méthode isotherme est adoptée pour les systèmes simples et la méthode de température programmée est adoptée pour l'analyse des systèmes complexes présentant de grandes différences dans les coefficients de distribution.
Les gaz vecteurs couramment utilisés sont l'hydrogène, l'azote, l'hélium, etc. L'hydrogène et l'hélium ont de petits poids moléculaires et sont souvent utilisés comme gaz vecteurs pour la chromatographie sur colonne garnie ; l'azote a un poids moléculaire élevé et est souvent utilisé comme gaz porteur pour la chromatographie gazeuse capillaire ; l'hélium est utilisé comme gaz porteur pour la spectrométrie de masse par chromatographie en phase gazeuse.
Lorsque l’échantillon est prêt et que la configuration de l’instrument est déterminée, l’essai de séparation peut commencer. À ce stade, les conditions initiales de séparation doivent être déterminées, qui comprennent principalement le volume d'injection, la température du port d'injection, la température du détecteur, la température de la colonne et le débit du gaz porteur. Le volume d'injection est déterminé en fonction de la concentration de l'échantillon, de la capacité de la colonne et de la sensibilité du détecteur. Lorsque la concentration de l'échantillon ne dépasse pas 10 mg/mL, le volume d'injection de la colonne remplie est généralement de 1 à 5 uL, tandis que pour une colonne capillaire, si le rapport de division est de 50 : 1, le volume d'injection ne dépasse généralement pas 2 uL. La température du port d'injection est principalement déterminée par la plage de points d'ébullition de l'échantillon, et la température de fonctionnement de la colonne chromatographique doit également être prise en compte. En principe, il est avantageux d'avoir une température plus élevée au niveau de l'orifice d'injection, généralement proche du point d'ébullition du composant ayant le point d'ébullition le plus élevé dans l'échantillon, mais inférieure à la température facilement décomposable.
Le but de l’optimisation des conditions de séparation est d’obtenir les résultats de séparation requis dans le temps d’analyse le plus court. Lorsque l’objectif de séparation de base ne peut être atteint en modifiant la température de la colonne et le débit du gaz porteur, une colonne chromatographique plus longue doit être remplacée, voire une colonne chromatographique avec une phase stationnaire différente, car en GC, la colonne chromatographique est la clé du succès de la séparation.
L'identification dite qualitative consiste à déterminer l'attribution des pics chromatographiques. Pour des échantillons simples, ils peuvent être caractérisés par des matériaux de référence. Autrement dit, dans les mêmes conditions chromatographiques, injectez séparément l'échantillon standard et l'échantillon réel et déterminez quel pic sur le chromatogramme correspond au composant à analyser en fonction de la valeur de rétention. Il convient de noter que différents composés peuvent avoir la même valeur de rétention sur la même colonne. Il ne suffit donc pas d'utiliser une seule donnée de rétention pour la détermination qualitative d'échantillons inconnus. La méthode qualitative de l’indice de rétention à double ou multicolonne est plus fiable en GC, car la probabilité que différents composés aient la même valeur de rétention sur différentes colonnes est beaucoup plus faible. La chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse peuvent être utilisées lorsque les conditions le permettent.
Il est nécessaire de déterminer quelle méthode quantitative utiliser pour déterminer la teneur du composant à tester. Les méthodes quantitatives chromatographiques couramment utilisées ne sont rien d'autre que la méthode de pourcentage de surface de pic (hauteur de pic), la méthode de normalisation, la méthode d'étalon interne, la méthode d'étalon externe et la méthode d'addition d'étalon (également appelée méthode de superposition). La méthode du pourcentage de surface de pic (hauteur de pic) est la plus simple mais la moins précise. La méthode n’est facultative que si l’échantillon est constitué d’homologues ou est uniquement destinée à une quantification approximative. En comparaison, la méthode de l'étalon interne a la précision quantitative la plus élevée car elle quantifie en utilisant la valeur de réponse relative à l'étalon (appelée étalon interne), qui est ajoutée respectivement à l'échantillon étalon et à l'échantillon inconnu, de sorte que les erreurs dues aux fluctuations des conditions de fonctionnement (y compris le volume d'injection) puissent être compensées. Quant à la méthode d'ajout d'étalon, un étalon de la substance à tester est ajouté quantitativement à un échantillon inconnu, puis un calcul quantitatif est effectué sur la base de l'augmentation de la surface du pic (ou de la hauteur du pic). Le processus de préparation des échantillons est similaire à la méthode de l’étalon interne, mais le principe de calcul est entièrement dérivé de la méthode de l’étalon externe. L'exactitude de la quantité légale d'addition d'étalon doit se situer entre la méthode d'étalon interne et la méthode d'étalon externe.
La vérification dite de la méthode consiste à prouver le caractère pratique et la fiabilité de la méthode développée. L'aspect pratique fait généralement référence à la question de savoir si toutes les configurations d'instruments utilisées peuvent être achetées en tant que produits de base, si la méthode de traitement des échantillons est simple et facile à utiliser, si le temps d'analyse est raisonnable et si le coût de l'analyse est acceptable pour les pairs. La fiabilité comprend la plage linéaire de quantification, la limite de détection, la récupération de la méthode, la répétabilité, la reproductibilité et l'exactitude.
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