Выбор хроматографической колонки

[bozonchik]

Здравствуйте!

Заранее прошу прощения за непрофессиональные вопросы, у меня физическое образование, а нужна помочь в химии.

Мы исследуем процессы окисления различной органики. Хотим посмотреть продукты разложения этанола, фенола, АПАВ.
В соседней лаборатории имеется газовый хроматограф с капиллярными колонками TR-1 и TR-5.

Вопрос в том, можно ли будет на данных колонках посмотреть:
1) изменение концентрации исходного вещества;
2) какие продукты разложения будут образовываться?

Заниматься там этим никто не хочет, максимум могут загрузить пробы и выдать результат.

Буду благодарен за любую помощь в данном вопросе, в том числе за ссылки, где можно об этом почитать для самообразования, и за вопросы, которые еще нужно уточнить для решения данной проблемы.

[Phobos]

Я ничего не знаю про конкретные колонки, но порядок действий должен быть несколько обратным, а также метод анализа варьироваться в зависимости от конкретного вещества и условий реакции.
Даже этанол как простейший пример - окисление идет до ацетальдегида, потом до уксусной кислоты, потом можно дойти до гидроксиуксусной к-ты, глиоксаля, щавелевой кислоты и наконец до углекислого газа как венца процесса окисления.
Если Вы точно знаете, что получается и на какой стадии останавливается, это одна ситуация. Если просто провели окисление и надо проанализировать совершенно неизвестную смесь - ситуация совершенно другая.
Если процесс идет в водной среде, водный раствор Вы в ГХ так просто не вколете. Надо делать экстракцию смеси (а этанол из воды вытащить так себе занятие, а уксусная кислота еще менее весело).
Если процесс в органике, но есть неорганические нелетучие вещества - надо думать как избавиться от неорганических компонентов, катализатора солей и тд. - Вы ведь не хотите забить колонну?
Надо убедиться, что в инжекторе у Вас не проходит доокисление и результаты хроматограммы истинны.
В общем, очень много вопросов.

[avor]

Вопрос в том, можно ли будет на данных колонках посмотреть:
1) изменение концентрации исходного вещества;
2) какие продукты разложения будут образовываться?

Видите ли от названия колонок ничего нельзя понять.

Критическим в данном случае является какая неподвижная фаза в колонке. Это касается в первую очередь того какие классы веществ будут качественно разделятся на колонке. Этанол и водные растворы полиолов, они требуют не стандартной неподвижной фазы, которой в рутинной орг.синтетической лаборатории пользуются редко. Концентрацию, точнее ее изменение вы увидите(но опять же желательно иметь внутренний стандарт(который вкалывается(вводится в колонку) одновременно с пробой и имеет постоянную известную концентрацию)

Что касается идентификации веществ, то в простейшем варианте единственным способом идентификации вещества является время выхода пика вещества. А способом идентификации является использование стандартов чистых веществ, которые показывают это время выхода. Более продвинутым способом идентификации мог бы стать масспектрометрический детектор, но это оочень дорогой прибор, которого я сильно подозреваю в соседней лабе нет.

[Phobos]

Из названия колонок, наверное, понять можно, но нам неохота самим искать в интернете к какому производителю относится этот индекс, и что там за наполнение.
По идее, этанол от ацетальдегида и уксусной кислоты можно отличить на практически любой колонке. Проблема больше с приготовлением образца.
Во что именно у Вас окисляется фенол - я не знаю. Окисляется ли он вообще и сколько продуктов - Вы можете примерно прикинуть по тонкослойной хроматографии на пластинке. Это быстрый и дешевый экспресс анализ, Вы можете натренироваться сами. Но для летучих продуктов он не подойдет (этанол и его окисление).
Кто именно такой АПАВ, я не знаю, и анализа для него предложить не могу.

[SIG]

Такая задача решается только с масс-спектрометром и библиотекой данных, и то, не всегда. Колонку более-менее универсальную можно подобрать, подозреваю, что это как раз аналоги фаз Нр-1 Hp-5, малой полярности, но дележка на таких колонках "всего" плохая, и как идентифицировать, неясно. В общем, и когда все продукты известны, не все так просто, особенно, если есть нестабильность по временам выхода. А это и стабильность газового тракта, и термостата.
АПАВ - анионные поверхностно-активные в-ва. Они через газовый явно не пролезут.

[maks]

но изменение концентрации исходника узнать можно если использовать внутренний стандарт

[SIG]

Не спорю. Если все работает. Но они -то хотят продукты идентифицировать. Причем не когда точно известно, что на выходе.

[avor]

Такая задача решается только с масс-спектрометром и библиотекой данных, и то, не всегда.

Если есть стандарты продуктов библиотека не обязательна.

[bozonchik]

Лаборатория использует программу Xcalibur 1.4. Хроматограф исходя из этого фирмы Thermo Fisher.

Я так понимаю, что фирма, т.е. программа, определяет библиотеки?

Продукты мы совершенно не знаем какие будут получаться (ну только исходя из литературы и здравого смысла, но это все равно достаточно широкий спектр).

Если АПАВы через газовый не пролезут, то остается только либо этанол, либо фенол. По идее продуктов разложения у этанола будет меньше, чем у фенола, поэтому его исследовать будет проще?

[StYV]

Нетривиальная задача.
Брать нужно этанол, с фенолом проблем намного больше.
По п. 1 задача проста.
По п. 2 нужен хромасс и соответственно специалист ну и конечно деньги.
Оттого что почитаете литературу ничего не измениться, нужны базовые знания и опыт.
С уважением StYV.

[SIG]

Слушайте, я посмотрел профиль вопрошающего - он работает отнюдь не в тайге, в двух шагах ИНХ, где сидят прекрасные хроматографисты с хромассами, базами данных и прочим. В двух остановках ИОХ и ИНЭОС. Попросите людей, за деньги Вам все сделают. Ну только если Вы этим делом занимаетесь от невозможности придумать что-то более полезное, и денег у Вас совсем нет. И я не думаю, что в самом институте физической химии нет специалистов по газовой хроматографии. Хотя я знавал одну электрохимическую бабку на химфаке - она в последние годы работы окисляла индиго электрохимически, а называлось все это - разработка детоксикации окружающей среды методами электрохимического окисления.

[Deminolog]

Так-с, понесла душа по кочкам!
TR-1 - это аналог фазы SE-30, она же аналог Ultra-1, ZB-1 и т.д., в простонародье - ПДМС 100%.
TR-5 - это аналог фазы Ultra-2, она же ZB-5 и т.д., опять-таки, среди нас, людей темных, это 95% ПДМС, 5% фенил.
Представленные ТС названия - это коммерческие названия колонок от Термо.

Далее - мое личное мнение... Компоненты полярные, попробовать стоило бы варианты типа FFAP, WAX и... 1701! Последняя - это цианопропильная фаза. Первые две - это ПЭГи. Последняя держит более высокие температуры и характеризуется меньшим уносом фазы со временем при грамотной работе. Первые две лучше делят спирты, толерантны к воде. Хотя WAX хуже делит этанол и изопропанол при прочих равных с FFAP.
Далее - детектор... МСД - не стал бы брать. Работа в низких массах, много шума, фона, в том числе от СО2. А ежели руки не совсем оттуда, то и куча всего другого будет, даже воды много будет... Не, не вариант. Берите ПИД или катарометр и не извращайтесь.

XCalibur версии 1.4 говорит о том, что прибор достаточно старый, сейчас уже даже 3.0 далеко не последняя версия. И наличие XCalibur не означает наличия библиотек, если у Вас не МСД, не будет там никаких библиотек... А даже если МСД, но купили без NIST, то все равно не будет библиотек. Какой хроматогрраф стоит, какие детекторы. Давайте полную информацию. Пока что информативность на уровне "какая машина?" "красненькая".

В целом же мне довольно сложно понять зачем все это нужно.

[Phobos]

Я опять вернусь к порядку действий.
В любой реакции сперва надо выяснить, что получаем. Потом задаться вопросом, могу ли я это увидеть на ГХ и использовать ГХ далее в рутинной работе.
Имхо, лучше ПМР тут ничего нет. Получите сразу и количественный, и качественный анализ смеси. Придется расширить географию поисков и выйти за пределы соседней лаборатории/этажа/здания. Отдать им ключевые образцы начала, середины, конца реакции, получить спектры. Идентификация будет довольно простой.
Если выяснится, что окисление этанола дает лишь ацетальдегид, теоретически ГХ для этого подходит. Проблема будет в приготовлении образца, если реакция идет в воде. Закалывать воду в обычную колонку сильно не рекомендуется. Есть несколько спец. колонок для таких образцов, стоят дорого, и вряд ли в соседней лабе согласятся каждый раз снимать свои и ставить ваши для вашего же анализа. Это уже ваша проблема логистики. Я бы поискал на российском рынке колонку, которая позволяет определять метанол в водке - по идее, должна подойти по разделению и быть устойчивой к воде.
Если реакция идет в органике - все проще.
Далее делаем смесь этанол-ацетальдегид в известных концентрациях, от 10-90% до 90-10%, с шагом 10%, скажем, и строим калибровочный график "что есть в смеси - что мы видим на приборе". С этим уже можно работать дальше.
Если окисление дает смесь продуктов - скажем, еще уксусная к-та и гидроксиуксусная (которая уже вряд ли выйдет из ГХ), надо думать отдельно. Скажем, часть продуктов мы видим на ГХ, часть потом титруем с индикатором (этому тоже можно научиться).
С фенолом будет легче работать, потому что продукты нелетучие, видны на ТСХ, могут быть экстрагированы из воды в органику. Первый шаг тот же самый - определяем кто именно получается. Потом думаем дальше, видно ли это на ГХ. Скажем, хинон и резорцинол видно, а вот если образуются димеры-тримеры, то уже нет.
Вот как-то так.

[avor]

Прошу обратить внимание на вот эти комментарии.

Здравствуйте!

Заранее прошу прощения за непрофессиональные вопросы, у меня физическое образование, а нужна помочь в химии.

Мы исследуем процессы окисления различной органики. Хотим посмотреть продукты разложения этанола, фенола, АПАВ.

Автор, как уже стало традицией практически всех вопрошающих не химиков, совершенно не позаботился том, что бы объективно и полноценно описать систему, которую он собирается изучать.

Поэтому нам как прорицательнице Ванге или Шерлоку Холмсу приходится гадать и дедуктировать. Чем же занимается автор и что за система и условия в которых он работает.

Скорее всего автор участвует в разработке какого-то физического метода переработки обезвреживания какой-то органики, скорее всего отходов. Например гамма обработка стков промышленных отходов.


Откуда мы имеем в системе водные растворы или эмульсии с небольшим содержанием органики не более 5-10% и в процессе изучения скорее всего степень конверсии составляет не более процента по органическому прекурсору.
Из этого и надо исходить, если конечно автор не снизойдет до нас и не раскажет, каких-то подробностей о том с чем работает.

[bozonchik]

Автор, как уже стало традицией практически всех вопрошающих не химиков, совершенно не позаботился том, что бы объективно и полноценно описать систему, которую он собирается изучать.

Поэтому нам как прорицательнице Ванге или Шерлоку Холмсу приходится гадать и дедуктировать. Чем же занимается автор и что за система и условия в которых он работает.

Прошу прощения, не знал, какие именно детали важны.

Как уже было отмечено, занимаюсь разработкой окислительного метода очистки воды от органики (думаю, не суть важно какого, чтобы не рекламировать).
Мы работаем по договору, соответственно имеем 3 модельных вещества, описанных выше, поэтому про них и начал спрашивать. По этому же договору у нас есть пункт определения продуктов разложения.
Работаем с небольшими концентрациями (около 10 мг/л), естественно в воде.

По поводу тайги. Да, я занимаюсь этим в ИФХЭ РАН, но проблема с хроматографией от этого меньше не стала. Имеется 1-2 хроматографа, на которые и без того очередь, да и люди там готовы только сделать то, что их конкретно попросят, а не ломать голову. А мне нужен явно не один анализ. Поэтому и начал спрашивать. У знакомых нашел имеющийся в работающем состоянии хромато масс-спектрометр (про него описал в предыдущих постах), но пока добился только уровня, что он "красненький" и информации, которую уже сообщил.

Если кто-то подскажет лабораторию хроматографии, которая может заняться данными анализами, то это тоже поможет (деньги по договору у нас есть, но цены бы хотелось не заоблачные).

[Phobos]

То есть начальство за вашей спиной заключило договор по разработке метода очистки каких-то сточных вод от органики, зная, что в наличии нет ни квалифицированного персонала, ни подходящей аппаратуры? Какая-то классическая контора "Рога и копыта", и как бы Вас не назначили Фунтом.
10 мг/л это вообще-то концентрация обычно требуемого порога очистки, ниже которой опускаться не требуется. У нас в процессе очистки реакторов от предыдущего процесса именно 10 ппм целевого вещества является критерием чистоты оборудования.
В такой концентрации что-либо уловить или идентифицировать почти невозможно. В масс спектрометр тоже просто так колоться из водного раствора нельзя, угробите прибор (тем более, если опыта нет). Есть всякие способы вкола воздуха над раствором (head space), но для начального этапа исследований это не годится.
С фенолами проще - их можно экстрагировать в органику, упарить растворитель досуха и потом перерастворить для анализа на МС или ПМР. С этанолом - предлагаю повысить концентрацию до 10 мг/мл, провести ту же реакцию в D2O, идентифицировать продукты по ПМР и потом уже думать, видно ли их на ГХ. Опять-таки, ГХ в вашем случае - может быть разве что прибором для последующего рутинного контроля уже исследованного процесса. На начальном этапе исследования, когда даже неясно, что получается, вы им не обойдетесь.

[SIG]

Ищите на форуме аналитиков. Ваша задача слишком сложна, чтобы решить ее силами неквалифицированных людей, которые знают , что масс-спектрометр красненький.

[Любитель_Манниха]

То есть начальство за вашей спиной заключило договор по разработке метода очистки каких-то сточных вод от органики, зная, что в наличии нет ни квалифицированного персонала, ни подходящей аппаратуры?

Не удивлюсь, что у начальства есть публикации (уровня тезисов непонятных конференций), где они типа давно и успешно занимаются данной тематикой. И из этих научно-фантастических тезисов и взяты сферические цифры, натянутые как раз на какие-нибудь ПДК.

По задаче - есть же ГОСТы какие-нибудь, определение фенола, остаточных павов в воде, от них и пляшите. Напрямую в лоб вопрос не решить, сначала нужно хотя бы концентрировать.
Продукты разложения - что под этим полразумеваете, что фенол, спирт и мыло закинули в воду и забыли на день/месяц/год, что их при этом грели/морозили, а pH был таким-то и доступ воздуха был/не был. Без довольно узких рамок ваш вопрос тянет на несколько докторских.