Large-volume injection in gas chromatographic trace analysis using temperature-programmable (PTV) injectors

Význam tématu

Metoda velkoobjemové injekce pomocí programovatelného odpařovacího (PTV) injektoru představuje šanci výrazně zjednodušit předúpravu vzorků a zlepšit citlivost plynové chromatografie. Umožňuje vnášet do kolony stovky mikrolitrů kapalného vzorku bez nutnosti složitých a ztrátových prekoncentračních kroků.

Cíle a přehled článku

Článek shrnuje principy, optimalizační strategie a praktické příklady aplikace velkoobjemové PTV injekce v kapilární GC. Popisuje tři základní režimy injekce (jednorázová, opakovaná, rychlostně řízená), volbu vložky (prázdná vs. plněná inertním sorbentem) a postupy pro zamezení ztrát analyzů.

Použitá metodika a instrumentace

• PTV injektor s programovatelnou teplotou (0–300 °C) a oddělitelným split/splitless ventilem
• Kapilární GC kolony různých typů (polydimethylsiloxan, nitrilované fázové modifikace apod.)
• Detektory: FID, ECD, AED, SCD, GC–MS pro stopovou analýzu
• Sorbenty pro vložky: Dexsil (siliconová bariéra), Tenax, Supelcoport, Chromosorb apod.
• On-line propojení s LC a SPE moduly pomocí přepínacích ventilů

Hlavní výsledky a diskuse

• Princip: vzorek se rychle injektuje při nízké teplotě (0–50 °C), rozpouštědlo se odsaje split vývodem, analyty zůstanou zahuštěny ve vložce a poté se roztažením teploty přenesou splitless do kolony.
• Optimalizace: určení maximálního retenčního objemu vložky, vent time (30–120 s), volba režimu podle objemu a volatility analyzů.
• Náplň vložky: inertní sorbenty zvyšují kapacitu a chrání proti matričnímu znečištění, avšak silněji retencí omezují převod těkavějších látek.
• Režim opakované injekce a rychlostně řízená injekce umožňují i velmi velké objemy (>100 µl) bez přetékání.
• Aplikace: analýza PAH v sedimentech, organotinů a nitrosloučenin ve vodách, detekce PCB a pesticidů na úrovni pg/ml.
• On-line SPE–GC: automatické odsávání vzorku (1–10 ml), desorpce organického eluátu (50–250 µl) a přímá PTV injekce.
• Možnost přímé injekce vodných vzorků (až 500 µl) do vložek plněných Tenaxem pro tir životní prostředí.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace či zjednodušení předchozího koncentračního kroku (SPE, KD, rotační odparky)
• Výrazné zlepšení detekčních limitů (10–25× vyšší objem injekce proti splitless režimu)
• Snížení nákladů a rizika kontaminace při manipulaci s vzorky
• Vysoká flexibilita: zpracování „špinavých“ extraktů i vodných fází
• Podpora on-line automatizace propojením GC s LC a SPE moduly

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další vývoj inertních vložkových materiálů pro extrémně teplotně citlivé a silně polarizované látky
• Integrace s hyphenovanými technikami GC–MS/MS a GC–HRMS pro vyšší selektivitu a nižší meze detekce
• Miniaturizace a nízkotlaké PTV injektory pro ultra-rychlou analýzu
  li>On-line či at-line monitoring prostředí a biomedicínských vzorků s plnou automatizací

Závěr

Velkoobjemová PTV injekce je univerzální technika, která nabízí jednoduché řešení pro zvýšení citlivosti a zjednodušení přípravy vzorků v kapilární GC. Správnou volbou režimu injekce, vložky a optimalizačních parametrů lze aplikovat metodu jak na těkavé stopové organické látky, tak na polární či „špinavé“ matrix extrakty. PTV injektor lze také snadno přeměnit na on-column zdroj či na modul pro přímou vodnou injekci, což rozšiřuje jeho využitelnost v moderní analytické laboratoři.

Reference

1. W. Vogt a kol., J. Chromatogr. 174 (1979) 437
2. P. Sandra (ed.), Sample Introduction in Capillary GC, Hüthig (1985)
3. K. Grob, On-line coupled LC–GC, Hüthig (1991)
4. H.G.J. Mol, H.-G. Janssen, C.A. Cramers, U.A.Th. Brinkman, J. High Resolut. Chromatogr. 18 (1995) 19
5. I.G.J. Mol a kol., J. High Resolut. Chromatogr. 19 (1996) 69
6. J. Staniewski, H.-G. Janssen, C.A. Cramers, J. Microcol. Sep. 4 (1992) 331
7. J.J. Vreuls a kol., J. Microcol. Sep. 5 (1993) 317
8. M. Müller, J. Efer, W. Engewald, Chromatographia 38 (1993) 694