Столяров руководство к практическим работам по газовой хроматографии

Show simple item record

Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

• Libgen [81666]

Show simple item record

Столяров, Борис Владимирович — Руководство к практическим работам по газовой хроматографии [Текст] : [Учеб. пособие для хим. спец. вузов]

Учебное пособие
Авторы:
Б.В.Столяров, И.М.Савинов, А.Г.Витенберг, Л.А.Карцова,
И.Г.Зенкевич, В.И.Калмановский, Ю.А.Каламбет Аннотация

Объем книги — 620 с. В учебном пособии изложены общие приемы и методы работы на газовых и жидкостных хроматографах, подробно описано применение газовой и жидкостной хроматографии для аналитических целей, рассматриваются специальные методы идентификации и установления структуры органических соединений. Дана характеристика серийно выпускаемых отечественных газовых и жидкостных хроматографов, в том числе оборудования, материалов и реагентов для тонкослойной хроматографии. Рассмотрены приемы и методы количественной расшифровки хроматограмм, включая применение компьютерных систем регистрации и обработки сигналов детекторов газовых и жидкостных хроматографов.

Отдельный раздел посвящен метрологии хроматографических измерений и метрологической аттестации методик хроматографического анализа.
Книга рекомендована Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов химических, биологических, экологических и медицинских специальностей высших учебных заведений: она может быть полезна преподавателям и аспирантам ВУЗов, научным сотрудникам, инженерам и лаборантам исследовательских и аналитических лабораторий, использующих в своей работе хроматографические методы или только приступающих к их освоению.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Уходящий ХХ век ознаменован множеством ярчайших научных открытий, среди которых хроматография занимает одну из лидирующих позиций. Хроматографические методы и исследования остро необходимы всем естествоиспытателям, в первую очередь, химикам, физикам, биологам, медикам, геологам, а также специалистам других смежных областей науки и промышленности (энергетикам, нефтяникам, криминалистам). Этот список можно было бы продолжить.

Широчайшая сфера применения, надежность и экспрессивность получения информации, сравнительная простота аппаратурного оформления — вот главные причины того, что газовая и жидкостная хроматография отодвинула на второй план известные методы разделения и исследования состава сложных многокомпонентных смесей химических веществ.

Всеобщий интерес к газовой и жидкостной хроматографии вызвал появление множества научных статей, специальных сборников, монографий и справочников. Однако при этом ощущается острый недостаток учебных руководств, пригодных для использования студентами в жестких рамках учебных планов и содержащих достаточно подробное и, вместе с тем, лаконичное описание современной серийной аппаратуры.

При подготовке данной книги частично использованы сведения из давно ставшего библиографической редкостью «Руководства к практическим работам по газовой хроматографии» (авторы — Б.В.Столяров, И.М.Савинов, А.Г.Витенберг; научный редактор — проф. Б.В.Иоффе), выпущенного ЛО «Химия» 3-м изданием в 1988 г. Особенностью настоящего учебного пособия, не имеющего аналогов в отечественной учебной литературе, является объединение и изложение материала, охватывающего аппаратурное оформление и методологию выполнения качественных и количественных измерений как в газовой, так и в жидкостной хроматографии с единых авторских позиций. При этом основные выработанные многолетней практикой экспериментальные приемы качественной и количественной газовой и жидкостной хроматографии проиллюстрированы подробными описаниями.

Практическая направленность книги оправдывает отсутствие в ней глав с детальным изложением теоретических основ различных хроматографических методов (как уже отмечалось, эти вопросы многократно освещались как в научной, так и в учебной литературе, в том числе изданной относительно недавно). В необходимых случаях в тексте приведены ссылки на использованные литературные источники, опубликованные в разное время, вплоть до 1998 г., список которых весьма внушителен (более 400 названий).

Веянием времени в современной аналитике являются активное использование гибридных методов исследования состава сложных образцов, компьютерная обработка и метрологическая аттестация результатов анализа. Без освещения этих аспектов практической газовой и жидкостной хроматографии книга была бы явно не полной. Изложение материала каждой главы книги, бесспорно, отражает личный опыт авторов, одни из которых принимали участие в создании серийной отечественной аппаратуры для газовой и жидкостной хроматографии (приборы серии «Цвет») и программного обеспечения для обработки хроматографических данных в режиме on-line на ЭВМ (система «МультиХром»), а другие — в испытании и длительной эксплуатации этих приборов и программных средств в научной и учебной лаборатории хроматографии Санкт-Петербургского университета. Лабораторией этой в течение 25 лет с момента основания руководил д-р химических наук профессор Б.В.Иоффе, оказавший огромное влияние на становление хроматографической науки и хроматографического образования в нашей стране. К великому огорчению, эта книга уже выходит без него.

Главы I и IV (за исключением нескольких названных ниже разделов) и работа 13 написаны совместно канд. хим. наук доцентами Б.В.Столяровым и Л.А.Карцовой, которые являются также авторами главы III, разделов IV.2.6; IV.4 и главы IV (Л.А.Карцова), а также разделов II.1.4.9, IV.2.5, IV.2.7, IV.2.9, IV.2.10 и главы V (Б.В.Столяров). Глава II написана главным метрологом ОАО «Цвет» канд. хим. наук И.М.Савиновым и ведущим научным сотрудником НИИ Химии СПбГУ д-ром хим. наук, профессором А.Г.Витенбергом, являющимся также автором раздела IV.3.5. При изложении теории детектирования использованы материалы лекций главного метролога Дзержинского регионального центра экомониторинга д-ра техн. наук, профессора В.И.Калмановского, им же написан раздел IV.6. Автором раздела IV.2.8 и Приложения является руководитель лаборатории газовой хроматографии НИИ Химии СПбГУ д-р хим.наук И.Г.Зенкевич. Раздел IV.5 написан руководителем АО «Амперсенд», канд. физ.-мат. наук Ю.А.Каламбетом. В процессе подготовки рукописи к печати материалы отдельных глав обсуждались всем авторским коллективом, который выражает глубокую признательность заместителю генерального директора ОАО «Цвет» д-ру хим. наук, профессору Я.И.Яшину за предварительное ознакомление с описанием аппаратуры по газовой и жидкостной хроматографии и канд. хим. наук, ст. наун. сотр. А.Н.Мариничеву за полезную дискуссию по разделу IV.5 и их ценные советы.

Книга родилась по инициативе В.Д.Пиастро, способствовавшего на посту главного редактора Ленинградского отделения издательства «Химия» выходу в свет 2-го и 3-го изданий упомянутого выше прототипа настоящего руководства. Оно задумывалось, в первую очередь, как учебное пособие к лабораторным работам для студентов химических, химико-технологических, медицинских и экологических специальностей вузов, однако авторы надеются, что книга будет востребована также дипломированными специалистами — аспирантами, научными сотрудниками, инженерами и лаборантами исследовательских и прикладных аналитических лабораторий, использующих в своей работе хроматографические методы анализа или только приступающие к их освоению.

При подготовке лабораторных работ и их проведении в Учебно-научном центре химии Санкт-Петербургского государственного университета неоценимую помощь авторам оказали и продолжают оказывать ст. лаборант А.Г.Еникеева, ст. инженеры Е.Г.Румянцева и Т.Н.Пичугина, ведущие инженеры Э.П.Бубнов и Л.И.Макаров.

Авторский коллектив выражает глубокую благодарность редактору Издательства Санкт-Петербургского университета Л.П.Макаренковой за кропотливый, высокопрофессиональный труд, способствовавший безусловному улучшению стиля и структуры книги в целом, а также руководству ОАО «Цвет» за финансовую поддержку настоящего издания.   По поручению авторского коллектива
Б.В.Столяров

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 3 Глава I. Возникновение и основные этапы развитияхроматографии. Классификация методов газовой и жидкостной хроматографии 6 Глава II. Аппаратура для газовой хроматографии 25 II. 1. Принципиальная схема, основные системы и узлы газового хроматографа — II.1.1. Система подготовки газов 27 II.1.2. Дозирующие устройства 35 II.1.3. Хроматографические колонки 53 II.1.4. Детекторы 57 II.1.4.1. Общие сведения — II.1.4.2. Характеристики детекторов 61 II.1.4.3. Детектор по теплопроводности 69 II.1.4.4. Принципы ионизационного детектирования 74 II.1.4.5. Пламенно-ионизационный детектор .. 78 II.1.4.6. Электронозахватный детектор 88 II.1.4.7. Термоионный детектор 95 II.1.4.8. Пламенно-фотометрический детектор … 99 II.1.4.9. Фотоионизационный детектор 104 II.1.5. Система термостатирования 111 II.1.6. Программирование температуры колонок 116 II.1.7. Регистрация сигналов детекторов 126 II.2. Лабораторные газовые хроматографы 130 II.2.1. Хроматографы ОАО «Цвет» — II.2.2. Хроматографы серии «Цвет-500М» 131 II.2.2.1. Общие сведения — II.2.2.2. Аналитический блок 135 II.2.2.3. Блок управления 140 II.2.2.4. Детекторы 143 II.2.2.5. Газовые блоки 154 II.2.2.6. Система обработки хроматографичес-
кой информации 157 II.2.3. Хроматографы «Цвет-800» 160 II.2.3.1. Фотоионизационный детектор 161 II.2.3.2. Программное обеспечение хроматографов «Цвет-800» 163 II.2.4. Аналитические принадлежности и дополнительное оборудование 167 Глава III Аппаратура для жидкостной хроматографии 174 III.1. Принципиальная схема, основные системы и узлы жидкостного хроматографа — III.1.1. Подготовка подвижной фазы 176 III.1.2. Насосы 178 III. 1.3. Системы ввода элюента и анализируемой пробы 179 III.1.4. Колонки 182 III.1.5. Детекторы 183 III.1.5.1 Основные характеристики детектора .. . — III.1.5.2 Фотометрический детектор 185 III.1.5.3 Рефрактометрический детектор 189 III.1.5.4 Флуориметрический детектор 192 III.1.5.5 Электрохимические детекторы 194 III.2. Лабораторные жидкостные хроматографы 197 III.2.1. Хроматограф «Цвет-3006» — III.2.2. Хроматограф портативный двухканальный «Цвет-403» (ХПИ-3) 201 III.2.3. Хроматограф «Цвет-3110» 203 III.2.4. Хроматограф «Цвет-404» (ХПЖ-1) 205 III.2.5. Микроколоночные хроматографы 208 Глава IV. Хроматографический анализ 210 IV.1. Подготовка пробы к анализу. Выбор хроматографического метода — IV.2. Качественный анализ в газовой и высокоэффективной колоночной жидкостной хроматографии 226 IV.2.1. Стратегия выполнения качественного анализа, типовые задачи и основные экспериментальные приемы их решения . — IV.2.2. Параметры удерживания 232 IV.2.3. Источники погрешностей при измерении параметров удерживания 253 IV.2.4 Качественный анализ по параметрам удерживания 262 IV.2.4.1 Использование стандартных соединений (метод метки) IV.2.4.2. Использование справочных данных по удерживанию
идентифицируемых соединений различными неподвижными фазами. Хроматографические спектры. Многоступенчатые методы разделения 264 IV.2.4.3. Использование корреляционных зависимостей параметров удерживания 271 IV.2.5. Реакционная газовая хроматография 284 IV.2.5.1. Химические превращения компонентовпробы на выходе из хроматографической колонки 287 IV.2.5.2. Методика «вычитания» пиков (образование нелетучих соединений) 289 IV.2.5.3. Методика «сдвига» пиков 292 IV.2.6. Постколоночная дериватизация в высокоэффективной .жидкостной хроматографии 298 IV.2.7. Качественный анализ по относительному сигналу детекторов 301 IV.2.8. Хромато-масс-спектрометрия 304 IV.2.8.1. Общие сведения — IV.2.8.2. Принципы масс- и хромато-масс-спектрометрии 307 IV.2.8.3. Системы газовый хроматограф — масс-спектрометр (ГХ — С) 308 IV.2.8.4. Системы жидкостный хроматограф — масс-спектрометр (ЖХ — МС) 310 IV.2.8.5. Macс-анализаторы. Обработка и представление результатов
хромато- масс-спектрометрического анализа 311 IV.2.9. Хромато-ИК(фурье)-спектроскопия 319 IV.2.10. Атомно-эмиссионное детектирование. Комплексный подход к решению задач повышенной сложности 328 IV.3. Количественный анализ в газовой и высокоэффективной колоночной жидкостной хроматографии 338 IV.3.1. Хроматограмма как источник сведений о количественном составе анализируемой смеси 339 IV.3.2. Выбор и измерение основных количественных параметров хроматографических пиков 342 IV.3.3. Основные методы количественного анализа 347 IV.3.3.1. Общие сведения — IV.3.3.2. Метод абсолютной градуировки … 350 IV.3.3.3. Метод внутренней нормализации 354 IV.3.3.4. Метод внутреннего стандарта 358 IV.3.4. Развитие методов количественной интерпретации
хроматограмм сложных смесей 362 IV.3.5. Методы количественного парофазного анализа 363 IV.3.5.1. Общие сведения — IV.3.5.2. Анализ систем с неизвестными коэффициентами распределения 364 IV.3.5.3. Анализ систем с неизвестными коэффициентами распределения 368 IV.3.5.4. Количественный ПФА с пневматическим отбором проб (дискретная газовая экстракция с неполной заменой газовой фазы) 371 IV.3.5.5. Динамический парофазный анализ . . 373 IV.4. Хроматография в тонком слое 376 IV.4.1. Общие сведения — IV.4.2. Основы метода ТСХ 380 IV.4.3. Методы проявления хроматограмм 386 IV.4.4. Детектирование разделенных пиков 390 IV.4.5. Количественный анализ в ТСХ 395 IV.5. Обработка результатов хроматографического анализа с помощью ЭВМ 398 IV.5.1. Регистрация сигналов детекторов — IV.5.2. Аналого-цифровое преобразование 399 IV.5.3. Использование персональных ЭВМ в хроматографии 401 IV.5.4. Фильтрация шумов 405 IV.5.5. Поиск пиков и их интегрирование 406 IV.5.6. Идентификация хроматографических пиков с помощью компьютера. Таблица компонентов 408 IV.5.7. Использование ЭВМ для характеристики колонки и качества достигнутого разделения 412 IV.5.8. Использование ЭВМ при решении задач количественного
хроматографического анализа IV.6. Метрология хроматографического анализа …. 421 IV.6.1. Общие сведения — IV.6.2. Метрологическая аттестация аналитических методик 429 IV.6.2.1. Общие сведения — IV.6.2.2. Оценка характеристик погрешности аналитических методик 432 IV.6.2.3. Градуировка хроматографической аппаратуры 436 IV.6.3. Пример метрологической аттестации МКХА. Анализ измерительного процесса и физичес кая модель методики 439 Глава V. Практические работы по газовой хроматографии 456 Работа 1. Нанесение неподвижной фазы на твердый носитель и заполнение колонки 462 Работа 2. Влияние скорости газа-носителя на эффективность работы
хроматографической колонки 468 Работа 3. Зависимость чувствительности пламенно-ионизационного детектора от относительных расходов газа-носителя водорода и воздуха (определение оптимальных условий работы) 471 Работа 4. Зависимость чувствительности детектора по теплопроводности от тока моста и скорости газа-носителя 477 Работа 5. Качественный анализ по индексам удерживания при использовании капиллярных колонок 482 Работа 6. Идентификация органических соединений в сложных смесях по индексам удерживания и коэффициентам распределения в системе ограниченно смешивающихся растворителей 493 Работа 7. Количественный анализ воздуха на содержание кислорода и азота 501 Работа 8. Основные методы количественного газохроматографического анализа 504 Работа 9. Количественный анализ многокомпонентнойсмеси с программированием температуры. 514 Работа 10. Газохроматографическое определение фенолов в водных объектах с предварительной дериватизацией 517 Работа 11. Газохроматографическое определение содержания хлороформа в питьевой (водопроводной) воде 528 Работа 12. Газохроматографическое определение содержания тиофена в бензоле с пламенно-фотометрическим детектированием 536 Работа 13. Анализ пищевого спирта на содержание вредных примесей 539 Глава VI. Практические работы по жидкостной хроматографии 550 Работа 14. Разделение смеси геометрических изомеров азобензола методом препаративной адсорбционной тонкослойной хроматографии — Работа 15. Разделение смеси моно-, ди- и триетанол-аминов методом
лигандообменной жидкостной хроматографии 552 Работа 16. Разделение смеси органических веществ методом нормально- фазной ВЭЖХ с использованием УФ-и рефрактометрического детекторов 555 Работа 17. Разделение смеси органических соединений с различными
Молекулярными массами методом аксклюзионной хроматографии 560 Работа 18. Использование ионообменных смол для обессоливания 562 Работа 19. Разделение и количественный анализ смеси органических соединений при использовании обращенно-фазного варианта ВЭЖХ 565 Работа 20. Определение содержания 2,4-динитрофе-нилгидразонов формальдегида и ацет-альдегида в растворах ацетонитрила методом абсолютной градуировки с использованием обращенно-фазной ВЭЖХ 569 ПРИЛОЖЕНИЕ. Программы для обработки экспериментальных данных и расчета хроматографических параметров 575 Литература 583