Диссертация (1150369), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Стрелкойуказана точка границы перегрузки, начиная с которой при увеличении значений mначинают проявляться эффекты перегрузки.96Из представленных графиков на рис. 4.15 следует, что асимметрия пиковвыбранных аналитов по мере увеличения количеств характеризуемых веществ вобразце меняется не плавно, а демонстрирует характерные изломы на графике,которые обозначены стрелками на графиках. Именно положение этих аномалийслужитпризнакомтого,чтосэтойточкиначинаетсяперегрузкахроматографической колонки. Для неполярных и слабо полярных соединенийперегрузка приводит к существенному увеличению угловых коэффициентов этихзависимостей (см.

пример для бутанола-1 на рис. 4.15 (а)). В случае сильнополярного ДМФА в области до перегрузки асимметрия его пиков монотоннозависит от m (уменьшается), но в области ее ожидаемой границы такжерегистрируется изменение углового коэффициента этой зависимости (рис. 4.15(б)). При тестировании этого же критерия перегрузки по данным таблицы 3.18 и3.19 нами также были построены графические зависимости асимметрии пиковтест-соединений (A*) от коэффициента γ (соотношения характеризуемых иреперных компонентов, см.

соотношение 3.2), т.е. A* = f(γ) и A* = f(lgγ). Длясокращения объема текста эти зависимости здесь не приводятся, но в целомможносказать,чтоинтерпретацияподобныхзависимостейоказаласьзатруднительной, поэтому в дальнейшем при тестировании критериев перегрузкимы отказались от использования относительного критерия γ в пользу абсолютныхколичеств дозируемых аналитов (m).Важно также отметить, что для колонок типа megabore (см. раздел 4.2.1)вариации асимметрии хроматографических пиков характеризуемых аналитовнепосредственно влияют на вид зависимостей RI(γ) при изменении температурыгазохроматографического разделения. В нашей работе [107] был предложенкритерий оценки знака параметров зависимостей RI(γ) (см.

соотношение 4.8) отзначений факторов асимметрии (А*) хроматографических пиков аналитов. Былопоказано, что для «хвостатых» пиков (со значениями A*>1.2) типичныубывающие зависимости RI(γ) (т.е. в уравнении 4.8 коэффициенты k<0), тогда какпри условии A*<1.2 зависимости RI(γ) становятся возрастающими [107].97Оценки границ перегрузки по критерию IV хорошо согласуются с оценкамипо критерию III (12–24 мкг в хроматографической зоне, среднее значение 17 ± 4мкг).

Их сопоставление друг с другом в табл. 4.4 также показывает отсутствиеявно выраженной температурной зависимости. Так же, как и в случае критерияIII, часть оценок границ асимметрии по критерию IV не может быть получена изза разброса данных за счет влияния других факторов.Полученная оценка границы перегрузки lim(m) = 17 ± 4 мкг характеризуетWCOT колонку длиной 10 м, внутренним диаметром 0.53 мм и толщиной пленкинеподвижной фазы 2.65 мкм.Таким образом, подытоживая раздел 4.2, еще раз отметим, что длявыявленияграницперегрузкихроматографическихсистеммогутбытьиспользованы различные критерии, основанные на зависимости параметровудерживания аналитов от дозы, факторов уширения пиков, а также от искаженияих формы.

Первый их них, основанный на зависимости индексов удерживания отмассы аналитов в хроматографических зонах, позволяет на качественном уровнепредположить существование зависимости границ перегрузки от температурыколонки. Два других новых критерия дают удовлетворительно совпадающие другс другом оценки пределов перегрузки хроматографической колонки, как длянеполярных, так и для полярных аналитов.4.2.3 Сопоставление аномальной температурной зависимости индексовудерживания полярных соединений на неполярной фазе с областьюперегрузки хроматографической колонкиКак уже было отмечено в разделе 4.1, если эмпирически обнаружено, чтопри определенном дозируемом количестве полярного аналита (mмин) он проявляетаномальную зависимость RI(T), то вид такой необычной температурнойзависимости для данного аналита не является постоянным.

При варьированиидозируемых количеств этого же полярного аналита в сторону больших или98меньшихзначенийотmмин,зависимостьсэкстремумомможеттрансформироваться либо в возрастающую, либо в убывающую зависимость, чтоиллюстрирует рис. 4.10.Наиболее необычный вариант температурной зависимости (зависимость сминимумом на рис. 4.8 и 4.10(II)) соответствует количеству ДМФА вхроматографической зоне ∼4.3 мкг, что существенно меньше оцененной в разделе4.2.2 границы перегрузки хроматографической колонки (17 ± 4 мкг).

Граничномузначению lim(m), а также бóльшим количествам ДМФА, соответствуетубывающая зависимость RI(T), представленная на рис. 4.10 (III). Можно сделатьвывод, что аномальная температурная зависимость индексов удерживанияполярных соединений на неполярных фазах не связана с перегрузкойхроматографической колонки и требует иной интерпретации.Следует отметить, что в отличие от зависимости RI(T) с минимумом дляДМФА, которая проявилась при его относительно небольшом дозируемомколичестве ∼4.3 мкг, впервые обнаруженная нами зависимость RI(T) смаксимумом для 1-нитропропана (см. рис. 4.9), была зафиксирована приколичестве последнего в хроматографической зоне (mмакс ∼15.0 мкг), чтосоответствует области граничного значения lim(m). При меньшем дозируемомколичестве 1-нитропропана (m ∼ 4.5 мкг) для него наблюдается типичнаявозрастающая зависимость RI(T), представленная на рис. 4.2.

Видимо, тот факт,что мы впервые обнаружили зависимость RI(T) с максимумом связан с тем, что онпроявляетсялишьвпредграничнойиначальнойобластиперегрузкихроматографической колонки, что даже не предполагали наши предшественники.В отличие от авторов предыдущих работ, мы специально подбирали такиедозируемые количества аналитов, которые позволили бы приблизиться к областиперегрузки как для тестирования критериев перегрузки колонки, так и длявыявления аномалий зависимости RI(T), поэтому не удивительно, что до насникто экспериментально не обнаружил проявления максимума зависимости RI(T).99При необходимости аномалии RI(T) могут рассматриваться как дополнительныйкритерий приближения к области перегрузки хроматографической колонки.4.2.4 Сопоставление аномальной температурной зависимости индексовудерживания полярных соединений на неполярной фазе с инертностьюгазохроматографической системыНедостаточнаяинертностьхроматографическихсистем,искажающаярезультаты хроматографического анализа, обусловлена прежде всего эффектамисорбцииполярныханалитовипроявляетсявосновномвпоявленииасимметричных «хвостатых» пиков на хроматограмме (что собственно былотакжеобнаруженоиприаномалияхзависимостиаRI(T)),невоспроизводимости времен и индексов удерживания.такжевПоэтому с цельюустановления возможной связи аномальных зависимостей RI(T) полярныхсоединений на неполярных фазах с их сорбцией, а значит и с недостаточнойинертностьюгазохроматографическойсистемы,намибылипроведенысоответствующие эксперименты по алгоритму, охарактеризованному в работе[19].

Для оценки инертности по отношению к полярным компонентаманализируемых образцов используют анализ растворов различных концентраций,содержащих тест-смеси, как минимум из двух соединений (приготовлениеобразцовохарактеризовановразделе3.2.5).Критериемнедостаточнойинертности являются статистически значимые различия относительных площадейхроматографических пиков полярного и неполярного компонентов тест-смеси[18]. Для растворов с наибольшими концентрациями тест-компонентов искажениярезультатов их анализа за счет сорбционных эффектов минимальны, в то времякак для максимально разбавленных растворов они проявляются в наибольшейстепени.

В результате обработки результатов экспериментов по контролюинертности хроматографической системы с использованием тест-смеси 1бутанол/толуол (см. Приложение 1) мы обнаружили, что недостаточная100инертность начинает проявляться при количестве полярного компонента < ~ 4 нг.Так как аномалии зависимостей RI(T) соответствуют количеству ДМФА вхроматографической зоне ∼4.3 мкг и количеству 1-нитропропана ~ 15 мкг, что нанесколько порядков выше границы инертности, то можно заключить, что этиэффекты никак не связаны между собой.4.3Физико-химическаяинтерпретацияаномалийтемпературнойзависимости индексов удерживанияПонижение температуры газохроматографического анализа при анализеодних и тех же образцов полярных аналитов на неполярных неподвижных фазахчаще всего приводит к увеличению асимметрии их хроматографических пиков.Для иллюстрации этого положения все данные таблицы 4.2 сопоставлены ссоответствующими значениями факторов асимметрии (А*).

Меньшие единицызначения параметров А* соответствуют асимметричным пикам с размытымипередними фронтами, а соотношения А* > 1 – пикам «с хвостами» (пики сразмытыми обратными склонами). Если значения А* не отличаются от единицыболее чем на 0.25 (т.е. принадлежат диапазону 1.25 – 0.75), то такие пики можносчитать достаточно симметричными. При больших отличиях значений А* отединицы их асимметрия отчетливо заметна визуально.При малых количествах, дозируемых в колонку аналитов (серия I), значенияфактора асимметрии A* для ДМФА во всем интервале температур 120 – 30 °C невыходят за пределы диапазона 1.17 – 0.76, тогда как при увеличении дозируемыхколичеств (серия II) понижение температуры приводит к существенномувозрастанию асимметрии (уменьшению A* от 1.11 до 0.27).

Дальнейшееувеличение дозируемых количеств (серия III) обусловливает еще болеесущественные искажения формы пиков, поскольку значения A* достигают 0.06 –0.10 (Табл. 4.2). Для более наглядного представления степени искажения формыхроматографических пиков в последнем случае на рис. 4.16 сопоставлены101фрагменты трех хроматограмм, соответствующих температурам 120, 100 и 30 °C,характеризующиеся крайне асимметричными пиками диметилформамида.Рисунок 4.16. Фрагменты хроматограмм (серия II) между двумясоседними реперными н-алканами (C7 и С8), иллюстрирующие изменениеасимметрии пиков диметилформамида в зависимости от температуры: а) 120°C (А* = 0.64), б) 100 °C (А* = 0.22) и в) 30 °C (А* = 0.11).При этом форма пиков реперных неполярных н-алканов на рис.

4.16практически не изменяется, и они остаются симметричными. Следовательно,одной из причин выявленной в работах [54-57] аномальной температурнойзависимости индексов удерживания является неправомерность сопоставления102значений RI для хроматографических пиков, имеющих неодинаковую форму, аименно – разную степень асимметрии.Привсейважноститакогофеноменологическогообъясненияонозаслуживает дополнительных комментариев, поскольку причины искаженияформы хроматографических пиков также нуждаются в интерпретации. Такуюинтерпретацию можно провести на основании основных закономерностейхроматографического удерживания. Формально можно начать с уравнения,описывающего Гауссову форму «идеального» хроматографического пика y(x)[88]:2 N mNx y exp   1   tR2πt R   2 (4.9)где y – интенсивность сигнала, x – текущая координата (время), N –эффективность хроматографической системы в теоретических тарелках, m – массакомпонента в хроматографической зоне, tR – время удерживания компонента(положение максимума хроматографического пика).Входящие в уравнение (4.9) переменные в окончательном соотношениивыполняют функции только коэффициентов пропорциональности и не влияют наобщийвидхарактеризуемойзависимости[108].Дляпоследующегомоделирования примем значения m = 0.01 – 18 (варьируемый параметр), tR = 8, N= 1000.Прирассмотрении«идеальных»процессовхроматографическогоразделения априорно принимают, что разделяемые компоненты образца неизменяют состав и свойства неподвижной фазы.

Характеристики

Список файлов диссертации