DETERMINAREA DE COMPUsI ORGANICI VOLATILI DIN ATMOSFERĂ CU UN GAZ CROMATOGRAF PORTABIL
Introducere
. Monitorizarea compusilor organici volatili (VOC) în probe de mediu este realizata fie prin prelevarea unor probe de aer si analiza ulterioara a acestora în laborator, fie prin determinarea acestora chiar la punctul de recoltare folosind un gaz cromatograf portabil - (procedeu descris în aceasta lucrare).
Analiza compusilor organici volatili din atmosfera se realizeaza uzual, fie prin adsorbtia acestora pe cartuse cu umpluturi specifice, urmata de desorbtie termica si analiza lor cu ajutorul unui gaz cromatograf prevazut cu detector MS, FID, sau ECD, fie prin prelevarea unor probe de aer în recipienti metalici urmata de presurizarea acestora cu un gaz inert si analiza gaz cromatografica ulterioara a amestecului.
Ambele variante de analiza presupun o interventie a operatorului uman, crescând astfel posibilitatea aparitiei unor erori sistematice ce se reflecta 424i89e în exactitatea analizei.
Folosirea unui gaz cromatograf portabil prevazut fie cu detector FID, PID sau ECD nu necesita interventia operatorului între etapele de prelevare si analiza, simplificând foarte mult procedeul de lucru si eliminând erorile inerente interventiei operatorului în faza de pregatire a probei.
Gaz purtator (azot de puritate cromatografica, min 99,999%).
Butelie pentru calibrarea GC portabil: butelie "SCOTTY" de 48 L si 300 psi (BTEX Gas Mix), constând din sase analiti cu concentratia în azot de 10 ppm fiecare, dupa cum urmeaza: benzen, etilbenzen, toluen, m-xilen, o-xilen, p-xilen.
Determinarile de compusi organici volatili au fost efectuate folosind gaz cromatograful portabil "Photovac", model Voyager, ce are în configuratie: doua sisteme termostatate de injectie (o valva automata de injectie gaze, un port de injectie gaze folosind o seringa de gaze), un cuptor de coloane ce asigura termostatarea a patru coloane capilare montate din fabrica în interiorul acestuia (o coloana "oarba" pentru analiza cantitatii totale de compusi organici volatili, o coloana pentru compusi organici volatili usori, o coloana pentru compusi organici volatili medii si o coloana pentru compusi organici volatili grei), doi detectori gaz cromatografici legati în paralel si cu achizitie simultana de date (PID- detector de fotoionizare si ECD- detector cu captura de electroni) si sistemul încorporat de procesare/stocare date. Gaz cromatograful portabil este prevazut cu control electronic de debit pentru gazul purtator si interfata de conectare la PC extern pentru controlul gaz cromatografului, transferul datelor achizitionate si reprocesarea acestora prin intermediul soft-ului cromatografic SiteChart.
În figura de mai jos este reprezentata schema gaz cromatografului portabil "Photovac" model Voyager în care sunt indicate toate partile sale componente.
 |
Schema gaz cromatografului portabil"Photovac" model Voyager
Modul de lucru
Înainte de a începe operarea cu gaz cromatograful portabil, este necesar ca acumulatorul sau sa fie încarcat.
Se încarca cilindrul intern al cromatografului cu gaz purtator (azot de puritate 99,999%) prin conectarea portului de umplere al instrumentului prin intermediul unui regulator de presiune, la o butelie de azot de 200 atm. Umplerea cu gaz purtator a cilindrului intern al cromatografului asigura o autonomie a acestuia de 7 ore, timp în care se pot efectua pe teren masuratori gaz cromatografice.
Dupa alimentarea cu gaz purtator, se porneste cromatograful prin apasarea tastei On/Off, fiind necesar un interval de timp de aproximativ o jumatate de ora pentru stabilizarea acestuia si intrarea în parametrii optimi de lucru, moment indicat de culoarea verde a led-ului de indicare a starii gaz cromatografului ("Ready status indicator").
Înainte de a începe determinarea propriu-zisa, se tasteaza o denumire de recunoastere a locului de prelevare a probei, folosind tastatura cromatografului. Pentru acest lucru , se urmeaza schema: - se tasteaza ENTER MENU folosind una din cele patru taste pozitionate în partea stânga a display-ului (este vorba în ordinea de dispunere de sus în jos, de tasta On/Off, Start/Stop, Enter Menu, Exit) si folosind tastele de sub display, se apasa tasta de sub SETUP, apoi tasta de sub TAG. În acest moment se tasteaza denumirea locului de prelevare proba în vederea recunoasterii ulterioare a cromatogramei înregistrate la locul respectiv.
De asemenea, se aleg coloana si detectorul, cu ajutorul carora se va efectua respectiva analiza. Pentru compusii "usori" (de exemplu: acetona, meti-etil-cetona, cloroform) se alege coloana C, iar pentru cei "medii" (benzen, toluen, xileni, metil-izobutil-cetona, tricloretilena) este selectata coloana B. Timpul de analiza pe coloana C este de 15 minute, iar pe coloana B este de jumatate de ora. În ceea ce priveste detectorii, achizitia de date poate sa aiba loc simultan pe ambii detectori, sau poate fi selectat detectorul de fotoionizare (în cazul compusilor al caror potential de ionizare este mai mic 10,6 eV) sau detectorul cu captura de electroni (în cazul compusilor care contin atomi de clor sau brom). Pentru selectarea coloanei, se tasteaza ENTER MENU - SETUP - CONFIG - COLUMN si cu ajutorul tastei Enter Menu se selecteaza sau se dezactiveaza o coloana cromatografica.
Dupa stabilirea acestor parametrii, se trece la prelevarea probei de aer ce urmeaza sa fie analizata, prin selectarea tastei START/STOP. Timp de 20 de secunde se va aspira o proba de aer prin intermediul unei pompe (pe parcursul aspirarii, led-ul indicator al starii de prelevare, denumit "Sampling status indicator"- va avea culoarea rosie). Dupa trecerea intervalului de 20 de secunde de aspirare a probei, proba este "condusa" de gazul purtator de la punctul de intrare în cromatograf, prin coloana de separare selectata anterior spre detector.
Fiecare component al probei va fi retinut un timp diferit în interiorul coloanei si se va elua din coloana la un timp de retentie caracteristic. Daca raspunsul detectorului este raportat la timpul mort, acest raspuns se va prezenta sub forma unei serii de picuri cromatografice separate în timp, câte un pic pentru fiecare component al probei. Timpul de retentie serveste la identificarea componentilor probei de aer analizate, iar ariile picurilor cromatografice sunt folosite pentru analiza cantitativa.
Analiza calitativa si cea cantitativa efectuata de aparatul Voyager, dupa analizarea unei probe de aer are la baza timpii de retentie si ariile picurilor corespunzatoare standardelor anterior analizate. Cromatograful prezinta în baza sa de date o librarie de compusi, câte un standard al fiecarui compus de interes fiind stocat în memoria sa prin: timp de retentie, aria picului si concentratie. Raportul arie pic/concentratie reprezinta sensibilitatea pentru un anumit compus (exprimata în mVS/ppm), iar aceasta informatie este salvata într-o parte a memoriei aparatului Voyager cunoscuta sub denumirea de biblioteca care va fi automat upgradata în timpul calibrarii instrumentului.
În cazul fiecarei probe analizate, timpii de retentie corespunzatori picurilor cromatografice înregistrate sunt comparati în mod automat cu timpii de retentie ai compusilor din biblioteca cromatografului. Daca se constata o suprapunere în limitele stabilite de fereastra de recunoastere a picului, atunci picul respectiv este identificat ca fiind un compus din biblioteca. Pentru calcularea concentratiei corespunzatoare picului identificat, aria sa se împarte la sensibilitatea standardului corespunzator din biblioteca (sensibilitatea - raportul arie/concentratie).
Timpii de retentie si rapoartele arie/concentratie corespunzatoare standardelor compusilor din biblioteca sunt upgradate ori de câte ori cromatograful Voyager este calibrat.
Pentru calibrarea gaz cromatografului portabil s-a ales varianta conectarii acestuia prin intermediul unui regulator de debit, la un recipient presurizat ce contine cu amestec de gaze de calibrare (în cazul prezentului articol s-a utilizat pentru calibrare o butelie BTEX continând benzen, etilbenzen, toluen, m-xilen, o-xilen, p-xilen de concentratie 10 ppm fiecare).
Este necesara selectarea unui interval mai lung de aspirare a gazului de calibrare, pentru a permite purjarea întregului traseu dintre gaz cromatograf si butelia de calibrare înainte de începerea calibrarii propriu-zise. Pentru a efectua calibrarea, se deschide butelia de calibrare si se deschide încet valva regulatorului de debit. Este necesar ca în timpul aspirarii gazului de calibrare prin intermediul pompei, indicatorul regulatorului de debit sa se mentina la o valoare de echilibru situata între zona de maxim (zona de culoare rosie) si cea de minim a debitului, lucru care permite asigurarea unui debit corespunzator pentru gazul de calibrare. Dupa ce gazul de calibrare a fost introdus în cromatograf, se închide butelia de calibrare si apoi se închide si regulatorul de debit.
La efectuarea calibrarii, se selecteaza coloana dorita, setata astfel: Enter Menu-Setup-Config-Column. Apasând în acest moment tasta Enter Menu se activeaza o coloana A sau B sau C pe care se va efectua analiza, putând selecta un detector sau ambii detectori în acelasi timp (detectorul PID sau /si ECD). În acest moment sunt selectate biblioteca PID sau /si ECD în functie de detectorii alesi. Urmând schema Enter Menu - Library - List si folosind sagetile stânga-dreapta se selecteaza biblioteca corespunzatoare coloanei alese. Pentru activarea sau dezactivarea unui compus, se marcheaza numele compusului respectiv, se apasa tastele de sub Edit - CALCMPD. Daca un compus nu este selectat, este automat scos din biblioteca. Pentru introducerea concentratiei unui compus, se apasa tastele de sub EDIT - CALCONC. Prin utilizarea tastelor sageti sunt introduse concentratiile compusilor din gazul de calibrare. Gazul de calibrare trebuie sa contina toti compusii care au fost activati în biblioteca selectata. Prin apasarea tastei START/STOP se începe analiza, apoi se apasa tastele de sub DISPLAY - GC - CMPD pentru a vizualiza lista compusilor, iar la finalizarea analizei este necesar a se verifica daca toti compusii de calibrare sunt prezenti în aceasta lista. Apasând ENTER MENU - LIBRARY- CALL se accepta ultima analiza efectuata ca fiind corespunzatoare calibrarii gaz cromatografului portabil
|
