КК изготавливались из нержавеющей стали, меди и латуни, затем начали использовать стекло (была предложена специальная лабораторная установка для вытягивания капилляров из толстостенной стеклянной трубки с внешним диаметром 6–10 мм). Позднее (с 1980 г.) начали применять кварцевые КК, которые имеют наиболее инертную поверхность. Кварцевые капилляры для придания гибкости и прочности с внешней поверхности покрываются тонким слоем высокотемпературного полиамидного лака (до 350 °С) или слоем алюминия. Кварцевые КК со слоем лака допускают изгиб до 8–10 мм. В последние годы вновь появился интерес к металлическим КК, но с инертной (пассивированной) внутренней поверхностью.
1. 4. Основные типы газовых хроматографов
В табл. 6 приведены основные типы газовых хроматографов, выпускаемых серийно.
Среди хроматографов разных типов отметим газовые хроматографы с масс-спектрометрическим и инфракрасными детекторами, а также газовые анализаторы, под которыми обычно понимаются газовые хроматографы, укомплектованные для решения конкретных аналитических задач «под ключ», т.е. оснащенные специальными колонками, аттестованной методикой и стандартами для градуировки. Иногда приборы такого типа называют газохроматографическими комплексами [4].
Таблица 6 Основные типы газовых хроматографов
| Типы хроматографов | Назначение |
| Лабораторные | Работают в стационарном режиме в лабораториях разного профиля |
| Промышленные (хроматографы на потоке) | Применяются для контроля производственных процессов в автоматическом режиме. Чаще всего имеют взрывобезопасное исполнение |
| Портативные | |
| Малогабаритные | Для передвижных и стационарных лабораторий. Экономия средств, энергии, места, расходных материалов при сохранении аналитических характеристик. Вес 10–25 кг |
| Портативные, транспортируемые, полевые | Для анализа на месте расположения обследуемого объекта. Оперативность анализа, автономность по электрическому и газовому питанию. Вес 5–15 кг |
| Микрохроматографы (кремниевая технология), переносные, персональные, карманные | Для оперативных относительно простых аналитических задач. Полная автономность. Ограниченные аналитические возможности. Вес 0,2–3 кг |
| Специальные микрохроматографы | Для космических исследований. Автоматизация анализа, малая масса, устойчивость к ударам и тряске |
| Препаративные | С широкими колонками для выделения веществ в чистом виде |
В табл. 7 приведен перечень лабораторных газовых хроматографов, выпускаемых в нашей стране, характеристики основных лабораторных газовых хроматографов зарубежных фирм рассмотрены в [3].
Таблица 7
Отечественные лабораторные газовые хроматографы
| Название модели | Фирма, город | Детекторы | Термостаты | Отличительные особенности |
| 1.Кристалл-2000М | ЗАО СКБ «Хроматэк» г. Йошкар-Ола | ПИД, ЭЗД, ПФД, ДТП, ФИД, ТИД | 40–400 °С, изотермич. + программир. | Блочное исполнение детекторов; термостат 6 л для многоколоночных систем недостаточен |
| 2. Кристалл-5000 | То же | То же | То же | Термостат увеличен до 9 л |
| 3. Цвет-800 | ОАО «Цвет» г. Дзержинск | То же | 50–400 °С | Большой объем термостата — 22 л |
| 4.Кристал-люкс-4000 | НПФ «Мета-Хром» г. Йошкар-Ола | То же | То же | Блочное исполнение детекторов |
| 5. ЛХМ-2000 | «Милаб» г. Москва | ПИД, ДТП, ЭЗД, ТИД | 50–400 °С | Разработан на базе старой модели 3700 |
| 6. Кристалл 2000 | ФГУП «Купол» г. Ижевск | ПИД, ДТП, ПФД, ЭЗД, ТИД, ФИД | 40–400 °С | Устаревшая конструкция по сравнению с Кристалл-2000М |
| 7. Хромос ГХ-1000 | ЗАО «Химаналитсервис» г. Дзержинск | ПИД, ЭЗД, ТИД, ДТП | 50–450 °С | На базе Цвет 500, снятого с производства. Все узлы и блоки заимствованы |
| 8. ГАЛС-311 | НПФ АП «Люмэкс» г. Санкт-Петербург | ПИД, ЭЗД, ДТП, ПФД, ТИД | 50–399 °С | Прибор на базе модели 4890 (Hewlett Packard, КНР) |
| 9. Цвет Яуза Т | НПО «Химавтома-тика» г. Москва | ПИД, ДТП, ФИД | 50–400 °С изотермич. | Надежный специализированный хроматограф для технологического контроля |
| 10. Цвет Яуза, модель 100 | НПО «Химавтома-тика» г. Москва | ПИД, ДТП, ДЭЗ, ТИД, ПФД, ФИД | 50–400 °С изотермич. + программир. | Универсальный хроматограф |
Дополнительные устройства для газовой хроматографии
Криогенное устройство — система термостатирования колонок (диапазон температур: от комнатных до –100 °С) для разделения трудно разделяемых газовых смесей. Для этих целей используется жидкий азот из сосуда Дьюара.
Система обратной продувки: шестиходовый кран-дозатор и четырехходовый кран, — включает обратную продувку колонки для быстрого элюирования суммы тяжелых компонентов, в частности, при определении природного газа С1 – С5 и S С6.
Обогатительные устройства для концентрирования тяжелых примесей из газовых потоков с последующей десорбцией и дозирования в аналитическую колонку. Концентрирование примесей происходит в охлаждаемой небольшой обогатительной колонке. После обогащения десорбция производится специальной разогретой печкой.
Криофокусирующее устройство позволяет концентрировать примеси в начале охлажденной капиллярной колонки. Сильносорбируемые высококипящие соединения удерживаются на начальном участке колонки, а газ-носитель и легкие соединения проходят через колонку, не сорбируясь. После окончания процесса концентрирования происходит быстрый нагрев (тепловой удар) для того, чтобы при десорбции проба не размывалась, но вводилась в колонку в виде узкой полосы с десорбированными сконцентрированными компонентами.
Устройство для концентрирования методом выдувания и накопления (purge and trap) предназначено для выдувания из загрязненных вод летучих и малолетучих примесей и накопления их на специальной адсорбционной ловушке с последующей тепловой десорбцией и переводом в хроматографическую колонку.
Устройство парофазного концентрирования (head-space) позволяет повысить чувствительность определения легкокипящих соединений, растворенных в воде, имеющих коэффициенты распределения менее 10. Эти устройства позволяют также извлекать и дозировать легкие анализируемые соединения из биологических проб, из твердых материалов (пород, почв, полимерных материалов и др.).
Устройство пиролизное. Пиролизная газовая хроматография применяется для анализа нелетучих высокотемпературных соединений (полимеров, каучуков, смол, олигомеров, биополимеров и др.) по продуктам их разложения в инертной среде (пиролиз).
Пиролиз проводят с помощью обычного термического нагрева, высокочастотного нагрева (до точки Кюри), лазерного разогрева и разряда. Устройство для пиролиза изготавливается в виде приставки к стандартным газовым хроматографам, которые включают вместо узла ввода пробы или параллельно ему. Пиролизные устройства бывают трех типов: филаментного, печного и высокочастотного с ферромагнитными держателями. Различают мягкий пиролиз до 500 °С, в основном для биологических объектов (бактерий, белков, крахмала и др); средний пиролиз при 500–800 °С для исследования полимеров; жесткий пиролиз при 800–1100 °С, полимеры разрушаются на небольшие фрагменты, образуется много продуктов разложения.
Автоматические дозирующие устройства (автосамплеры). Автосамплер включает от 8 до 120 стеклянных пробирок с пробами, которые подаются к месту отбора и дозирования по специальной программе. Кроме пробирок с пробами, имеются пробирки с промывочными растворителями для промывки дозирующего узла после ввода анализируемой пробы. Последовательность операций задается и контролируется микропроцессорным блоком управления и может быть откорректирована под конкретные задачи.
Метанатор. В некоторых аналитических задачах чувствительность детектора по теплопроводности недостаточна для определения СО и СО2. В этих случаях проводят конверсию СО и СО2 до метана в специальной трубке с Ni-катализатором в потоке водорода после разделения СО и СО2 на хроматографической колонке. Получаемые пики метана регистрируют ионизационно-пламенным детектором на уровне < 10–4 %.
Прочие устройства. В составе газовых хроматографов применяют иногда измерители потоков, разные интерфейсы (ГХ-МС, ГХ-ИКС, ЖХ-ГХ и др.), генераторы водорода, азота, сверхчистого воздуха, фильтры-очистители газов.
ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННЫЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ОПРЕДЕЛЕНИИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ
Газоанализатор КОЛИОН-1В применяется для определения загрязненности воздуха рабочей зоны на предприятиях лакокрасочной, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности, пищевой промышленности, на предприятиях по хранению и транспортировке нефти и нефтепродуктов, а также в помещениях химчисток, при проведении покрасочных работ, в вагонных депо и пр.
Газоанализатор КОЛИОН-1В обеспечивает измерение концентрации веществ во всем диапазоне, подлежащем контролю согласно требованиям пожарной безопасности и санитарным нормам, действующим на предприятиях. Газоанализатор КОЛИОН-1В позволяет выявить источники загрязнений, дать рекомендации по расположению рабочих мест и установке вентиляционной системы.
Следует иметь в виду, что газоанализатор не предназначен для измерения концентрации загрязнителей на уровне ПДК атмосферного воздуха или санитарно-защитной зоны, поскольку эти значения ниже предела измерений газоанализаторов КОЛИОН-1В.