آشنایی با اجزای دستگاه GC و نکات مهم هنگام خرید آن

مقدمه‌ای بر موضوع

کروماتوگرافی گازی (GC) به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین، دقیق‌ترین و پرکاربردترین تکنیک‌های جداسازی و آنالیز دستگاهی، نقشی کلیدی و حیاتی در صنایع دارویی، غذایی، شیمیایی و آزمایشگاه‌های کنترل کیفی ایفا می‌کند. این تکنولوژی با بهره‌گیری از ویژگی‌های منحصر‌به‌ فرد فاز متحرک گازی و ستون‌های تخصصی، امکان شناسایی کمی و کیفی ترکیبات فرار را با بیشترین سرعت و بالاترین حساسیت فراهم می‌سازد؛ با این حال، دستیابی به نتایج دقیق و انتخاب سیستم مناسب، نیازمند شناخت کامل اجزا، عملکرد دتکتورها و درک اصول عملیاتی آن است.

از همین رو، در مقاله‌ای جامع و تخصصی که توسط واحد علمی شرکت مهام آزما تهیه و تنظیم شده است، به بررسی کامل عملکرد کروماتوگرافی گازی، اجزای کلیدی دستگاه و نکات مهم فنی آن خواهیم پرداخت.

کروماتوگرافی گازی چیست؟

کروماتوگرافی گازی یا  Gas Chromatography یک تکنیک جداسازی برای آنالیز ترکیبات فرار است. به طور کلی در این روش اجزا نمونه در حلال حل شده و به حالت بخار در می‌آید، سپس توسط فاز متحرک در طول ستون جریان  می‌یابد. ستون شامل فاز ساکن جامد یا مایع می‌باشد.

اگر فاز ساکن مایع باشد به کروماتوگرافی گاز-مایع (GLC) و اگر فاز ساکن جامد باشد، به کروماتوگرافی گاز-جامد (GSC) معروف است.

“نکته قابل توجه در مقایسه این کروماتوگرافی با سایر روش‌ها، عدم وجود برهمکنش بین فاز متحرک و نمونه است.“

کاربرد دستگاه

به طور گسترده در آنالیز مواد غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد. دیگر کاربردهای متداول شامل: تجزیه و تحلیل کمی و کیفی مواد غذایی، محصولات طبیعی، افزودنی‌های غذایی، عطر و بوی عطر، انواع آلاینده‌ها مانند آفت‌ کش‌ها، آلاینده‌های زیست‌ محیطی، سموم طبیعی، داروهای دامپزشکی و مواد بسته‌ بندی هستند.

درمیان تمامی برندهای فعال در این حوزه، کمپانی آمریکایی اجیلنت (Agilent Technologies) بدون شک به عنوان پیشتاز بلامنازع بازار شناخته می‌شود. دقت بالا، پایداری فوق‌ العاده قطعات، نرم‌ افزارهای قدرتمند و طول عمر بالای سیستم‌های این برند، خرید دستگاه GC اجیلنت را به اولویت نخست هر آزمایشگاه مرجع و صنعتی تبدیل کرده است.

اجزا تشکیل دهنده دستگاه GC

۱. محل تزریق نمونه (Sample Injector)

انژکتور برای تزریق نمونه در سر ستون است. در روش‌های تزریق مدرن، اغلب از انژکتورهای گرم شده استفاده می‌کنند که از طریق آن می‌توان نمونه را به طور همزمان تزریق و تبخیر نمود.

انژکتور را می‌توان در دو حالت split یا splitless استفاده کرد. از میکروسرنگ هم برای رساندن حجمی از نمونه در حد چند میکرولیتر به داخل سپتوم لاستیکی و محفظه بخارساز استفاده می‌شود.

گاز حامل وارد محفظه شده و پس از مخلوط شدن با نمونه بخارشده، بخشی از مخلوط وارد ستون می شود و بخشی از طریق خروجی خارج می شود.

۲. گاز حامل (Carrier Gas)

انتخاب گاز حامل مناسب یکی از مراحل اصلی کار با دستگاه GC است. گاز حامل باید خشک، عاری از اکسیژن و از لحاظ شیمیایی بی اثر باشد. گازهای حامل زیادی وجود دارند که بسته به نوع دتکتور مورد استفاده در دستگاه، انتخاب می‌شوند. هلیوم یکی از گازهای متداول است که خطر آن از هیدروژن کمتر است و به دلیل داشتن گستره‌ی سرعت جریان بالا، با اکثر دتکتورها سازگار است اما گازی گران است و مقرون به صرفه نیست. هیدروژن نیز با بیشتر دتکتورها سازگار است اما آتشگیر است به همین دلیل کار با آن زیاد توصیه نمی‌شود.

باتوجه به سرعت جریان بالا و وزن مولکولی کم، استفاده از این دو گاز منجر به کاهش زمان آنالیز می‌گردد.

نیتروژن و آرگون از دیگر گازهای مورد استفاده در کروماتوگرافی گازی است که بالا بودن وزن مولکولی آنها منجربه استفاده از این گازها هنگام کار با دتکتورهای جرمی می‌گردد و با دتکتورهای دیگر نیز سازگارند. نیتروژن به دلیل ارزان، دردسترس و امن بودن انتخاب بسیار مناسبی به عنوان گاز حامل است.

۳. ستون (Column)

 در GC ستون‌ها در دو نوع پرشده (Packed Column) و مویین (Capillary Column) وجود دارند.

• ستون‌های مویین

ستون‌های مویین که به آن ها ستون‌های لوله باز هم می‌گویند خود دارای دو نوع ستون‌های لوله باز دیوار اندود (WCOT) و ستون‌های لوله باز پوشش داده شده (SCOT) می باشد. در ستون‌هایWCOT یک لایه نازکی از فاز ساکن بر دیواره آن پوشانده می‌شود. در ستون‌های SCOT، دیواره‌های ستون ابتدا با یک لایه نازک (حدود 30 میکرومتر) از جامد جاذب مانند خاک دیاتومه و سپس با فاز ثابت مایع پوشیده می‌شود.

از محبوب‌ترین انواع ستون‌های مویین، ستون لوله باز با دیواره سیلیکا (Fused Silica Wall Coated) است. جنس دیواره‌های ستون از سیلیکا خالص حاوی حداقل اکسید‌های فلزی است. ستون FSWC به صورت تجاری در دسترس است و درحال حاضر به دلیل انعطاف پذیری بالا، افزایش نفوذ شیمیایی، بازده ستون بیشتر و حجم کمتر نمونه گیری جایگزین ستون‌های قدیمی شده است.

جنس اکثر ستون‌ها از شیشه است اما از فولاد ضد زنگ، مس، آلومینیوم و پلاستیک نیز استفاده می‌شود.

۴. دتکتورها (آشکارساز‌ها)

یک دتکتور ایده آل و مناسب باید دارای حساسیت کافی، تکرارپذیری بالا، زمان پاسخدهی کوتاه و گسترده دینامیکی وسیع باشد.

آشکارسازها به طور کل به سه دسته غیر انتخابگر، انتخابگر و ویژه تقسیم می‌شوند که دسته اول به تمام ترکیبات بجز گاز حامل پاسخ می‌دهد، یک آشکارساز انتخابی به تعدادی از ترکیبات با یک ویژگی فیزیکی یا شیمیایی مشخص پاسخ می‌دهد و یک آشکارساز ویژه فقط به یک ترکیب شیمیایی واکنش نشان می‌دهد.

آشکارسازها همچنین می‌توانند به آشکارسازهای وابسته به غلظت و آشکارسازهای وابسته به جرم طبقه بندی شوند. آشکارسازهای وابسته به غلطت، به غلطت ماده حل شونده بستگی دارد و نمونه در این آشکارسازها تخریب نمی‌شود اما آشکارسازهای وابسته به جرم به سرعت رسیدن مولکول های ماده حل شده به دتکتور وابسته است و در این دتکتورها نمونه تخریب می‌شود.

انواع دتکتورهای مورد استفاده در GC

• دتکتور هدایت حرارتی (Thermal Conductivity Detector):

آشکارسازهای هدایت حرارتی (TCD) جز اولین آشکارسازهای مورد استفاده در کروماتوگرافی گازی است که به کاتارومتر یا سیم داغ نیز مرسوم است. با اندازه گیری تغییر هدایت حرارتی، گاز حامل ناشی از حضور نمونه، که دارای هدایت حرارتی متفاوت از گاز حامل بدون نمونه است، کار می‌کند.

• دتکتور یونیزاسیون شعله ای (Flame Ionization Detector):

آشکارسازهای یونیزاسیون شعله (FID) از رایج‌ترین و گسترده‌ترین آشکارسازهای تخریبی مورد استفاده هستند و نمونه را تخریب می کنند.

• دتکتور الکترون گیراندازی (Electron Capture Detector):

دتکتور ECD مناسب برای آنالیز ترکیبات الکترونگاتیو، هالوژن‌ها، نیترات‌ها، پروکسیدها، سولفورها و کینون‌ها می باشد. حساسیت این دتکتور برابر fg/s 5 است.

• دتکتور نیتروژن – فسفر(NPD):

دتکتور یا گرمایونی (TID) آشکارساز گزینشی برای ترکیبات فسفردار و نیتروژن دار است. اساس کار آن مشابه دتکتور FID است اما حساست این دتکتور برای آنالیز ترکیبات حاوی نیتروژن و فسفر حدود ۵۰۰ برابر بیشتر از FID است.

انواع دیگر دتکتورهای GC

• دتکتور جرمی (Mass Spectroscopy)
• نور شعله ای (FPD)
• فتویونیزاسیون (PID)
• هدایت الکترولیتی (ELCD)
• دتکتور نشر اتمی (AED)

نکات مهم برای خرید دستگاه کروماتوگرافی گازی

برای خرید دستگاه کروماتوگرافی گازی از تامین کننده می‌بایست به نکات زیر توجه کرد:

• انتخاب درست و مطمئن برند دستگاه کرماتوگرافی مایع با توجه به نیاز
• آموزش درست کار با دستگاه کروماتوگرافی مایع هنگام خرید
• داشتن خدمات پس از فروش
• تامین قطعات دستگاه کروماتوگرافی گازی

خرید دستگاه کروماتوگرافی گازی چه مزیتی دارد؟

از مزایای خرید دستگاه کروماتوگرافی می‌توان به، حساسیت بالا و هزینه عملیاتی نسبتا ارزان آن، برای بسیاری از صنایع مورد نیاز، جهت شناسایی، اندازه‌گیری ترکیبات و مولکول‌ها در یک نمونه اشاره کرد.

از این روش همچنان به عنوان یک تکنیک کلیدی مورد استفاده در بخش‌های مختلف استفاده می‌شود.

نتیجه گیری و راهنمای خرید

در نهایت، کروماتوگرافی گازی با ارائه ترکیب کم‌ نظیری از حساسیت بسیار بالا، هزینه عملیاتی مقرون‌ به‌ صرفه و دقت فوق‌ العاده در شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات، به عنوان ابزاری استراتژیک در صنایع غذایی، دارویی و زیست‌ محیطی شناخته می‌شود که بهره‌گیری از آن برای هر آزمایشگاه پیشرفته‌ای یک ضرورت است. با این حال، دستیابی به بالاترین کارایی تنها زمانی میسر می‌گردد که دستگاهی منطبق با نیازهای تخصصی و با پشتیبانی فنی قوی تهیه شود.

از این رو، شرکت مهام آزما با تکیه بر دانش تخصصی در تجهیز آزمایشگاه‌ها، نه تنها در انتخاب دقیق‌ترین مدل‌های کروماتوگرافی گازی متناسب با استانداردهای روز دنیا شما را یاری می‌کند، بلکه با ارائه خدمات پس از فروش مطمئن و آموزش‌های کاربردی، مسیری ایمن برای ارتقای توان عملیاتی و تضمین کیفیت آنالیزهای آزمایشگاهی شما فراهم می‌آورد تا بتوانید با خیالی آسوده، این تکنیک کلیدی را در چرخه تولید و تحقیق خود به کار بگیرید.

جهت اطلاع از موجودی کالاها و استعلام قیمت با مشاورین فروش شرکت تجهیزات آزمایشگاهی مهام آزما ۰۲۱۸۸۵۰۹۳۸۴ – ۰۲۱۸۶۰۴۵۸۷۰ در ارتباط باشید.