1e druk, juni 1995 Gaschromatography. General guidelines UDC : Inhoud

Transcriptie

1 Nederlandse NPR 6405 Gaschromatografie. Algemene richtlijnen 1e druk, juni 1995 Gaschromatography. General guidelines UDC :001.4 nhoud blz. Dit document mag slechts op een stand-alone PC worden geinstalleerd. Gebruik op een netwerk is alleen. toestaan als een aanvullende licentieovereenkomst voor netwerkgebruik met NEN is afgesloten. This document may only be used on a stand-alone PC. Use in a network is only permitted when a supplementary license agreement for us in a network with NEN has been concluded. inleiding 2 1 Onderwerp en toepassingsgebied 3 2 Termen en definities 3 3 Beginsel Algemeen Scheidend vermogen; selectiviteit en efficiëntie 5 4 Beschrijving en toepassing van het gaschromatografisch systeem Draaggas Gasdrukregelaar njectiesystemen Geautomatiseerde injectie Analytische kolom Kolomoven Detectiesystemen Registratiesystemen 9 5 Kwalitatieve en kwantitatieve uitwerking van het chromatogram Kwalitatieve analyse dentificatie op grond van retentietijd of retentie-index dentificatie door selectieve monsterneming en monstervoorbewerking dentificatie via specifieke detectoren Kwantitatieve analyse Bepaling van het piekoppervlak of de piekhoogte Berekening van de concentratie van een component in een mengsel Verslag 13 6 Kalibratie en beproeven van het gaschromatografisch systeem Beproeven van het systeem Retentietijd Resolutie Responsie Discriminatie Piekasymmetrie Detectiegrens en bepalingsgrens Gevoeligheid Blanco Kalibratie van het systeem Exteme-standaardmethode Standaardadditiemethode nterne-standaardmethode ntegratie ntegratie met behulp van een recorder ntegratie met behulp van een elektronisch integratiesysteem 16 Bijlage A - Literatuur 17 Nederlands 1995 Nederlands Normalisatie-instituut NOimaliSatie-inStitUUt Kalfjeslaan 2, Postbus 5059, 2600 GB Delft, Telefoon (015) , Fax (015)

2 Biz. 2 NPR 6405:1995 nleiding De praktijkrichtlijn beschrijft de grondslagen van de gaschromatografie en geeft algemene richtlijnen voor bepalingsmethoden waarbij van gaschromatografie gebruik wordt gemaakt. De individuele bepalingsmethoden zijn in afzonderlijke normen beschreven. n deze normen wordt voor de grondbeginselen van de methode en voor het instellen van de apparatuur in algemene zin, verwezen naar deze praktijkrichtlijn. n de serie Nederlandse praktijkrichtlijnen verschijnen publikaties van informatief karakter, zoals toelichtingen op normen, constructieve mogelijkheden, werkmethoden en fabricagegegevens. Aan deze publikatie kan geen normatieve waarde worden toegekend. Normcommissie "Waterkwaliteit" Behoudens uitzondering door de wet gesteld mag zonder schriftelijke toestemming van het Nederlands Normalisatie-instituut niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van fotokopie, microfilm, opslag in computerbestanden of anderszins, hetgeen ook van toepassing is op gehele of gedeeltelijke bewerking. Het Nederlands Normalisatie-instituut is met uitsluiting van ieder ander gerechtigd de door derden verschuldigde vergoedingen voor verveelvoudiging te innen en/of daartoe in en buiten rechte op te treden, voor zover deze bevoegdheid niet is overgedragen c.q. rechtens toekomt aan de Stichting Reprorecht. Hoewel bij deze uitgave de uiterste zorg is nagestreefd, kunnen fouten en onvolledigheden niet geheel worden uitgesloten. Het Nederlands Normalisatie-instituut en/of de leden van de commissies aanvaarden derhalve geen enkele aansprakelijkheid, ook niet voor directe of indirecte schade, ontstaan door of verband houdende met toepassing van door het Nederlands Normalisatie-instituut gepubliceerde uitgaven.

3 Biz. 3 N PR 6405: Onderwerp en toepassingsgebied Deze praktijkrichtlijn beschrijft de grondslagen van de gaschromatografie en geeft algemene aanbevelingen voor het uitvoeren van bepalingen waarbij van gaschromatografie gebruik wordt gemaakt. OPMERKNG Voor gedetailleerde gebruiksaanwijzingen wordt verwezen naar de verschillende tekstboeken op dit gebied en naar de gebruiksaanwijzingen geleverd door de fabrikant. 2 Termen en definities 2.1 absolute retentietijd: De tijd, die de verbinding nodig heeft om van de injector tot in de detector te komen, (zie 3.1 en ). 2.2 "backflush": Het omkeren van de stromingsrichting van draaggas door de kolom, (zie 4.4). 2.3 basislijn: Het signaal van de detector onder analyseomstandigheden, wanneer er alleen draaggas door het systeem stroomt, (zie 4.7, 6.1). 2.4 bepalingsgrens: De kleinste hoeveelheid van een verbinding die met een vastgelegde statistische zekerheid kan worden bepaald, (zie 6.1.6). 2.5 "bleeding": Het verschijnsel dat de stationaire fase of afbraakprodukten hiervan door de detector worden gemeten, (zie 6.1.8). 2.6 brutoretentietijd: Dit is hetzelfde als de absolute retentietijd van de verbinding, zie aldaar. 2.7 capacrtertsverhouding: Constante die de mate bepaalt van interactie tussen componenten stationaire fase, (zie 3.1). 2.8 chromatogram: Het signaal van de detector als functie van de tijd, (zie 3.1, 3.2, 5, 5.2, 6.1, 6.2, 6.3.2). 2.9 detectiegrens: De laagst gemeten hoeveelheid waaruit de aanwezigheid van een verbinding met een vastgelegde statistische zekerheid kan worden vastgesteld, (zie 6.1.6, 6.1.8, 6.2, 6.3.2) detector: nstrument, geplaatst aan het einde van de kolom, dat dient voor het aantonen van verbindingen in de mobiele fase, (zie 4.6, 4.7, 5, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, 6.3.1) diagnostische ionen: Specifieke ionen van een verbinding welke door middel van ionisatie in een massaspectrometer worden verkregen, (zie 5.1.3) discriminatie: Geheel of gedeeltelijk verlies van één of meer componenten in een monster als gevolg van fysische en/of chemische eigenschappen, (zie 6.1) dode tijd: Verblijftijd tussen het punt van injectie en detectie van de mobiele fase. OPMERKNG Deze wordt gemeten als de brutoretentietijd van een onvertraagde verbinding, (zie 5.1) doodvolume: Het totale gasvolume tussen injectiepunt en detectiepunt, (zie 6.1.5) draaggas: Het zich door de kolom bewegende gas dat zorg draagt voor het transport van de verbindingen, (zie 4.1, 4.2, 4.3) efficiëntie: Maat voor de scheiding: een hoge efficiëntie geeft aanleiding tot smalle pieken, (zie 3.2, 4.1) "effluentsplitter": Een T-stuk, waarmee het eind van de kolom wordt gesplitst naar een tweetal detectoren, (zie 4.6) externe standaard: Een onder gelijke condities geanalyseerd monster, waarin de te bepalen verbinding in nauwkeurig bekende concentratie aanwezig is, (zie ) filmdikte: De dikte van de stationaire fase in een capillaire kolom, uitgedrukt in цт, (zie 4.4) gevoeligheid van een detector: De verhouding van de verandering van het detectorsignaal en de verandering in de geïnjecteerde hoeveelheid van een verbinding, (zie 6.1.7) halfwaardebreedte: De piekbreedte op de helft van de piekhoogte, uitgedrukt in tijdseenheden, ook wel genoemd FWHM (Full Width at Half Maximum), (zie 3.2, 5.2.1) "influentsplitter": Een T-stuk, waardoor het influent na de injector wordt gesplitst naar een tweetal parallelle kolommen, (zie 5.1.1) injector: nstrument, geplaatst aan het begin van de kolom, dat dient voor het introduceren van het monster, (zie 4.1, 4.3, 6.1) interne standaard: Een verbinding, toegevoegd aan het te injecteren monster (extract), waarvan de retentietijd en de concentratie nauwkeurig bekend zijn, (zie ), en die op grond van zijn eigenschappen selectief kan worden bepaald kolom: Buis, die de stationaire fase bevat en waarin de scheiding van de verbindingen plaatsvindt, (zie 3.1, 4.2,4.4,6.1) Kovats-index: Retentie-index, voorgesteld door Kovats,gebaseerd op het gebruik van n-alkanen als standaarden. De retentie-indices van n-alkanen zijn per definitie 100-maal het aantal koolstofatomen, (zie 5.1) mobiele fase: Het zich door de kolom bewegende medium, bestaande uit draaggas en zich eventueel daarin bevindende stoffen, (zie 3.1) nettoretentietijd: De absolute retentietijd verminderd met de dode tijd, (zie 3.1) nullijn: Het signaal van de detector wanneer er draaggas door de detector stroomt, zonder bijdrage van de rest van het gaschromatografie(gc)-systeem. De nullijn hoeft niet samen te vallen met de basislijn, (zie 5) relatieve retentietijd: Het quotiënt van de nettoretentietijd van de te bepalen verbinding en de nettoretentietijd van een standaardverbinding, (zie 5.1) respons: De signaalgrootte als functie van de hoeveelheid gedetecteerde component, (zie 6.1.3) retentieruimte: De toegelaten afwijking van de retentietijd van de verbinding in het monster ten opzichte van de separaat bepaalde retentietijd van deze verbinding. Deze kan worden uitgedrukt in een tijdseenheid of in procenten van de retentietijd, (zie 5.1.1) "retention gap": Stuk capillaire kolom, welke is aangbracht vóór de scheidingskolom. Dit dient ter verhoging van de efficiëntie bij injectie van grote monstervolumina, (zie 4.3) retentievenster: Dit is hetzelfde als retentieruimte, zie aldaar.

4 Biz. 4 N PR 6405: scheidingsgetal: Een maat voor het scheidend vermogenvan een chromatografisch systeem. Het getal komt overeen met het aantal verbindingen dat met het systeem gescheiden kan worden, (zie 3.2 en 6.1.2) selectiviteit van de kolom: Een kolom is selectief voor een bepaalde klasse van verbindingen als de afzonderlijke verbindingen van deze klasse maximaal worden gescheiden, (zie 3.2) selectiviteit van de detector: Een detector is selectief als de respons voor bepaalde klassen verbindingen belangrijk groter is dan voor de meeste klassen verbindingen, (zie 4.6) "solvent effect": Effect dat optreedt bij de "splitless"-injectie (Grob) en dat tot gevolg heeft dat ondanks een relatief groot monstervolume toch een hoge efficiëntie wordt verkregen, (zie 4.3) stationaire fase: Het materiaal in de kolom, dat de scheiding van de componenten in het monster te weeg brengt op grond van verschil in oplosbaarheids- en/of adsorptie-eigenschappen, (zie 3.1) "target compound": Doelstof. Dit is de te identificeren en eventueel te kwantificeren verbinding, (zie 5.1.3) temperatuurprogramma: Een programma dat de temperatuur van de kolomoven gecontroleerd verandert op een tijdbasis, (zie 4.5) verdelingscoëfficiënt: De verhouding van de concentraties van de verbinding in de stationaire fase en in de mobiele fase, (zie 3.1). 3 Beginsel 3.1 Algemeen Chromatografie is een scheidingsmethode die berust op de verdeling van de verbindingen in een monster tussen een bewegende fase en een stationaire fase. Door een verschil in verdeling van de verbindingen over de bewegende en stationaire fase zullen de verbindingen zich met verschillende snelheden door het chromatografisch systeem bewegen en wordt op deze wijze een scheiding tot stand gebracht. Gaschromatografie is die vorm van chromatografie waarbij een gas als bewegende fase wordt gebruikt. Als stationaire fase kan zowel een vloeistof als de adsorptielaag van een stationaire stof dienst doen. Gaschromatografie is toepasbaar voor verbindingen die bij de werktemperatuur een voldoende hoge dampspanning hebben, of in een vorm met voldoende hoge dampspanning kunnen worden gebracht, bijv. door derivatisering. Bij gaschromatografische bepalingen wordt het monster, dat moet worden geanalyseerd in de mobiele gasfase gebracht en hiermee door de kolom, waarin zich de stationaire fase bevindt, getransporteerd. De concentratie van een verbinding wordt bij het verlaten van de kolom door een detector gemeten als functie van de tijd. Het detectorsignaal komt vrijwel overeen meteen symmetrische normaalverdeling (Gauss-kromme). De verblijftijd van de verbinding in de kolom, de retentietijd, wordt berekend met: f R// = (/r' + 1) - t R/0 (1) - fr f / is de brutoretentietijd van de verbinding; k' is de capaciteitsverhouding; t R/0 is de retentietijd van de mobiele fase. De nettoretentietijd wordt berekend met de formule f'r,/ = fr,/-t R,o = ^ fr,o (2) f' R// - is de nettoretentietijd van de verbinding; f R j is de brutoretentietijd van de verbinding; f Ro is de retentietijd van de mobiele fase; k' is de capaciteitsverhouding. n figuur 1 is het verloop van het detectorsignaalalsfunctie van de tijd voor de scheiding van twee verbindingen weergegeven. De grootte van de capaciteitsverhouding k' wordt bepaald door de verdelingscoëfficiënt en de hoeveelheid van de mobiele en stationaire fase; _A Л tijd guur 1: Het chromatogram

5 Biz. 5 NPR 6405:1995 к = К (3) /r' is de capaciteitsverhouding К is de verdelingscoëfficiënt; V s is het volume van de stationaire fase; is het volume van de mobiele fase. V m De verdelingscoëfficiënt К geeft voor een verbinding de verhouding weer tussen de concentratie van de verbinding in de stationaire fase en in de mobiele fase: K = ïr c s c m is de concentratie van de verbinding in de stationaire fase; is de concentratie van de verbinding in de mobiele fase. De verdelingscoëfficiënt is afhankelijk van de aard van de verbinding, de stationaire fase en de temperatuur en (mede) bepalend voor de verblijftijd van de verbindingen in het systeem en dus de scheiding tussen de verbindingen. 3.2 Scheidend vermogen; selectiviteit en efficiëntie Het scheidend vermogen van een gaschromatografisch systeem wordt bepaald door de aard van de gebruikte (4) stationaire fase (selectiviteit) en de technische kwaliteit van het systeem (efficiëntie). n figuur 2 wordt het verschil tussen selectiviteit en efficiëntie aan de hand van een viertal chromatogrammen verder verduidelijkt. Als maat voor het scheidend vermogen van het systeem kan het door Kaiser geïntroduceerde "Trennzahl" of scheidingsgetal Tz worden gebruikt. Het scheidingsgetal is als volgt gedefinieerd (zie ook figuur 1): Tz = fr,/ en f Rf y U Rj f R [ W V.i +W V.<i wv2j en wvfej --1 (5) zijn de retentietijden van verbindingen / respectievelijk;"; zijn de breedten op halve hoogte voor verbinding ƒ respectievelijk;. n zijn algemeenheid kan worden gesteld dat Tz overeenkomt met het aantal verbindingen (pieken) dat nog tussen de verbindingen / en j kan worden gescheiden. 4 Beschrijving en toepassing van het gaschromatografisch systeem Een gaschromatograaf bestaat ten minste uit een aantal basisonderdelen (zie figuur 3). d signaal tyd а b с d selectiviteit efficiëntie Figuur 2: Selectiviteit en efficiëntie

6 Biz. 6 N PR 6405:1995 { л e» Г Г 8 8 -л/wv- ~i r F Ц 8 i. _u i G! -j H J A. Gascylinder met draaggas B. Gasdrukregelaar С njectiesysteem D. Analytische kolom E. Kolomoven, voorzien van een thermostaat F. Detectiesysteem G. Signaalversterker H. Registratiesysteem Figuur 3: Schematische voorstelling van een gaschromatograaf 4.1 Draaggas Als draaggas wordt gewoonlijk stikstof, waterstof of helium gebruikt. De keuze van het soort draaggas hangt samen met het type detector dat wordt gebruikt. Draaggassen moeten zeer zuiver zijn. Deze eis speelt des te meer indien in het injectiesysteem gebruik wordt gemaakt van een voorconcentratie van het monster (zie 4.3). Voor het verkrijgen van de gewenste zuiverheid moeten gasfilters worden gebruikt. Het gebruik van waterstof als draaggas vereist bijzondere veiligheidsvoorzieningen in verband met de explosiviteit van het gas. Het scheidend vermogen van de kolom is afhankelijk van de soort draaggas, zie figuur 4. 1,41 mm ,8-1 0,6-] schotelhoogte 0,4-0,2H cm/sec 100 gassnelheid Figuur 4: Schotelhoogte versus gassnelheid voor drie verschillende draaggassen met één en dezelfde kolom onder identieke omstandigheden

7 Bestelformulier Stuur naar: NEN Standards Products & Services t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer WB Delft NEN Standards Products & Services Postbus GB Delft Vlinderweg AX Delft Ja, ik bestel ex. NPR 6405:1995 nl Gaschromatografie - Algemene richtlijnen T (015) F (015) Wilt u deze norm in PDF-formaat? Deze bestelt u eenvoudig via Gratis nieuwsbrieven Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen, normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze nieuwsbrieven. Gegevens Bedrijf / nstelling T.a.v. O M O V Klantnummer NEN Uw ordernummer BTW nummer Postbus / Adres Postcode Plaats Telefoon Fax Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres) Postbus / Adres Postcode Plaats Datum Handtekening Retourneren Fax: klantenservice@nen.nl Post: NEN Standards Products & Services, t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214, 2600 WB Delft (geen postzegel nodig). Voorwaarden De prijzen zijn geldig tot 31 december 2018, tenzij anders aangegeven. Alle prijzen zijn excl. btw, verzend- en handelingskosten en onder voorbehoud bij o.m. SO- en EC-normen. Bestelt u via de normshop een pdf, dan betaalt u geen handeling en verzendkosten. Meer informatie: telefoon , dagelijks van 8.30 tot uur. Wijzigingen en typefouten in teksten en prijsinformatie voorbehouden. U kunt onze algemene voorwaarden terugvinden op: LEREN, WERKEN EN GROEEN MET NEN preview