Наши публикации

ПРАКТИЧЕСКАЯ ГАЗОВАЯ И ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
Учебное пособие
Авторы:
Б.В.Столяров, И.М.Савинов, А.Г.Витенберг, Л.А.Карцова,
И.Г.Зенкевич, В.И.Калмановский, Ю.А.Каламбет

Аннотация
Предисловие
Оглавление

Объем книги - 620 с.

В учебном пособии изложены общие приемы и методы работы на газовых и жидкостных хроматографах, подробно описано применение газовой и жидкостной хроматографии для аналитических целей, рассматриваются специальные методы идентификации и установления структуры органических соединений. Дана характеристика серийно выпускаемых отечественных газовых и жидкостных хроматографов, в том числе оборудования, материалов и реагентов для тонкослойной хроматографии. Рассмотрены приемы и методы количественной расшифровки хроматограмм, включая применение компьютерных систем регистрации и обработки сигналов детекторов газовых и жидкостных хроматографов.
Отдельный раздел посвящен метрологии хроматографических измерений и метрологической аттестации методик хроматографического анализа.
Книга рекомендована Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов химических, биологических, экологических и медицинских специальностей высших учебных заведений: она может быть полезна преподавателям и аспирантам ВУЗов, научным сотрудникам, инженерам и лаборантам исследовательских и аналитических лабораторий, использующих в своей работе хроматографические методы или только приступающих к их освоению.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уходящий ХХ век ознаменован множеством ярчайших научных открытий, среди которых хроматография занимает одну из лидирующих позиций. Хроматографические методы и исследования остро необходимы всем естествоиспытателям, в первую очередь, химикам, физикам, биологам, медикам, геологам, а также специалистам других смежных областей науки и промышленности (энергетикам, нефтяникам, криминалистам). Этот список можно было бы продолжить.

Широчайшая сфера применения, надежность и экспрессивность получения информации, сравнительная простота аппаратурного оформления - вот главные причины того, что газовая и жидкостная хроматография отодвинула на второй план известные методы разделения и исследования состава сложных многокомпонентных смесей химических веществ.

Всеобщий интерес к газовой и жидкостной хроматографии вызвал появление множества научных статей, специальных сборников, монографий и справочников. Однако при этом ощущается острый недостаток учебных руководств, пригодных для использования студентами в жестких рамках учебных планов и содержащих достаточно подробное и, вместе с тем, лаконичное описание современной серийной аппаратуры.

При подготовке данной книги частично использованы сведения из давно ставшего библиографической редкостью "Руководства к практическим работам по газовой хроматографии" (авторы - Б.В.Столяров, И.М.Савинов, А.Г.Витенберг; научный редактор - проф. Б.В.Иоффе), выпущенного ЛО "Химия" 3-м изданием в 1988 г. Особенностью настоящего учебного пособия, не имеющего аналогов в отечественной учебной литературе, является объединение и изложение материала, охватывающего аппаратурное оформление и методологию выполнения качественных и количественных измерений как в газовой, так и в жидкостной хроматографии с единых авторских позиций. При этом основные выработанные многолетней практикой экспериментальные приемы качественной и количественной газовой и жидкостной хроматографии проиллюстрированы подробными описаниями.

Практическая направленность книги оправдывает отсутствие в ней глав с детальным изложением теоретических основ различных хроматографических методов (как уже отмечалось, эти вопросы многократно освещались как в научной, так и в учебной литературе, в том числе изданной относительно недавно). В необходимых случаях в тексте приведены ссылки на использованные литературные источники, опубликованные в разное время, вплоть до 1998 г., список которых весьма внушителен (более 400 названий).

Веянием времени в современной аналитике являются активное использование гибридных методов исследования состава сложных образцов, компьютерная обработка и метрологическая аттестация результатов анализа. Без освещения этих аспектов практической газовой и жидкостной хроматографии книга была бы явно не полной.

Изложение материала каждой главы книги, бесспорно, отражает личный опыт авторов, одни из которых принимали участие в создании серийной отечественной аппаратуры для газовой и жидкостной хроматографии (приборы серии "Цвет") и программного обеспечения для обработки хроматографических данных в режиме on-line на ЭВМ (система "МультиХром"), а другие - в испытании и длительной эксплуатации этих приборов и программных средств в научной и учебной лаборатории хроматографии Санкт-Петербургского университета. Лабораторией этой в течение 25 лет с момента основания руководил д-р химических наук профессор Б.В.Иоффе, оказавший огромное влияние на становление хроматографической науки и хроматографического образования в нашей стране. К великому огорчению, эта книга уже выходит без него.

Главы I и IV (за исключением нескольких названных ниже разделов) и работа 13 написаны совместно канд. хим. наук доцентами Б.В.Столяровым и Л.А.Карцовой, которые являются также авторами главы III, разделов IV.2.6; IV.4 и главы IV (Л.А.Карцова), а также разделов II.1.4.9, IV.2.5, IV.2.7, IV.2.9, IV.2.10 и главы V (Б.В.Столяров). Глава II написана главным метрологом ОАО "Цвет" канд. хим. наук И.М.Савиновым и ведущим научным сотрудником НИИ Химии СПбГУ д-ром хим. наук, профессором А.Г.Витенбергом, являющимся также автором раздела IV.3.5. При изложении теории детектирования использованы материалы лекций главного метролога Дзержинского регионального центра экомониторинга д-ра техн. наук, профессора В.И.Калмановского, им же написан раздел IV.6. Автором раздела IV.2.8 и Приложения является руководитель лаборатории газовой хроматографии НИИ Химии СПбГУ д-р хим.наук И.Г.Зенкевич. Раздел IV.5 написан руководителем АО "Амперсенд", канд. физ.-мат. наук Ю.А.Каламбетом. В процессе подготовки рукописи к печати материалы отдельных глав обсуждались всем авторским коллективом, который выражает глубокую признательность заместителю генерального директора ОАО "Цвет" д-ру хим. наук, профессору Я.И.Яшину за предварительное ознакомление с описанием аппаратуры по газовой и жидкостной хроматографии и канд. хим. наук, ст. наун. сотр. А.Н.Мариничеву за полезную дискуссию по разделу IV.5 и их ценные советы.

Книга родилась по инициативе В.Д.Пиастро, способствовавшего на посту главного редактора Ленинградского отделения издательства "Химия" выходу в свет 2-го и 3-го изданий упомянутого выше прототипа настоящего руководства. Оно задумывалось, в первую очередь, как учебное пособие к лабораторным работам для студентов химических, химико-технологических, медицинских и экологических специальностей вузов, однако авторы надеются, что книга будет востребована также дипломированными специалистами - аспирантами, научными сотрудниками, инженерами и лаборантами исследовательских и прикладных аналитических лабораторий, использующих в своей работе хроматографические методы анализа или только приступающие к их освоению.

При подготовке лабораторных работ и их проведении в Учебно-научном центре химии Санкт-Петербургского государственного университета неоценимую помощь авторам оказали и продолжают оказывать ст. лаборант А.Г.Еникеева, ст. инженеры Е.Г.Румянцева и Т.Н.Пичугина, ведущие инженеры Э.П.Бубнов и Л.И.Макаров.

Авторский коллектив выражает глубокую благодарность редактору Издательства Санкт-Петербургского университета Л.П.Макаренковой за кропотливый, высокопрофессиональный труд, способствовавший безусловному улучшению стиля и структуры книги в целом, а также руководству ОАО "Цвет" за финансовую поддержку настоящего издания.

По поручению авторского коллектива
Б.В.Столяров

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие					3
Глава I.				Возникновение и основные этапы развитияхроматографии. Классификация методов газовой и жидкостной хроматографии	6
Глава II.				Аппаратура для газовой хроматографии	25
	II. 1.			Принципиальная схема, основные системы и узлы газового хроматографа —
		II.1.1.		Система подготовки газов	27
		II.1.2.		Дозирующие устройства	35
		II.1.3.		Хроматографические колонки	53
		II.1.4.		Детекторы	57
			II.1.4.1.	Общие сведения —
			II.1.4.2.	Характеристики детекторов	61
			II.1.4.3.	Детектор по теплопроводности	69
			II.1.4.4.	Принципы ионизационного детектирования	74
			II.1.4.5.	Пламенно-ионизационный детектор .. 78
			II.1.4.6.	Электронозахватный детектор	88
			II.1.4.7.	Термоионный детектор	95
			II.1.4.8.	Пламенно-фотометрический детектор ...	99
			II.1.4.9.	Фотоионизационный детектор	104
		II.1.5.		Система термостатирования	111
		II.1.6.		Программирование температуры колонок	116
		II.1.7.		Регистрация сигналов детекторов	126
	II.2.			Лабораторные газовые хроматографы	130
		II.2.1.		Хроматографы ОАО "Цвет" —
		II.2.2.		Хроматографы серии "Цвет-500М"	131
			II.2.2.1.	Общие сведения —
			II.2.2.2.	Аналитический блок	135
			II.2.2.3.	Блок управления	140
			II.2.2.4.	Детекторы	143
			II.2.2.5.	Газовые блоки	154
			II.2.2.6.	Система обработки хроматографичес- кой информации	157
		II.2.3.		Хроматографы "Цвет-800"	160
			II.2.3.1.	Фотоионизационный детектор	161
			II.2.3.2.	Программное обеспечение хроматографов "Цвет-800"	163
		II.2.4.		Аналитические принадлежности и дополнительное оборудование	167
Глава III				Аппаратура для жидкостной хроматографии	174
	III.1.			Принципиальная схема, основные системы и узлы жидкостного хроматографа	—
		III.1.1.		Подготовка подвижной фазы	176
		III.1.2.		Насосы	178
		III. 1.3.		Системы ввода элюента и анализируемой пробы	179
		III.1.4.		Колонки	182
		III.1.5.		Детекторы	183
			III.1.5.1	Основные характеристики детектора ..	. —
			III.1.5.2	Фотометрический детектор	185
			III.1.5.3	Рефрактометрический детектор	189
			III.1.5.4	Флуориметрический детектор	192
			III.1.5.5	Электрохимические детекторы	194
	III.2.			Лабораторные жидкостные хроматографы	197
		III.2.1.		Хроматограф "Цвет-3006"	—
		III.2.2.		Хроматограф портативный двухканальный "Цвет-403" (ХПИ-3)	201
		III.2.3.		Хроматограф "Цвет-3110"	203
		III.2.4.		Хроматограф "Цвет-404" (ХПЖ-1)	205
		III.2.5.		Микроколоночные хроматографы	208
Глава IV.				Хроматографический анализ	210
	IV.1.			Подготовка пробы к анализу. Выбор хроматографического метода	—
	IV.2.			Качественный анализ в газовой и высокоэффективной колоночной жидкостной хроматографии	226
		IV.2.1.		Стратегия выполнения качественного анализа, типовые задачи и основные экспериментальные приемы их решения .	—
		IV.2.2.		Параметры удерживания	232
		IV.2.3.		Источники погрешностей при измерении параметров удерживания	253
		IV.2.4.		Качественный анализ по параметрам удерживания	262
		.	IV.2.4.1	Использование стандартных соединений (метод метки)	—
			IV.2.4.2.	Использование справочных данных по удерживанию идентифицируемых соединений различными неподвижными фазами. Хроматографические спектры. Многоступенчатые методы разделения	264
			IV.2.4.3.	Использование корреляционных зависимостей параметров удерживания	271
		IV.2.5.		Реакционная газовая хроматография	284
			IV.2.5.1.	Химические превращения компонентовпробы на выходе из хроматографической колонки	287
			IV.2.5.2.	Методика "вычитания" пиков (образование нелетучих соединений)	289
			IV.2.5.3.	Методика "сдвига" пиков	292
		IV.2.6.		Постколоночная дериватизация в высокоэффективной .жидкостной хроматографии	298
		IV.2.7.		Качественный анализ по относительному сигналу детекторов	301
		IV.2.8.		Хромато-масс-спектрометрия	304
			IV.2.8.1.	Общие сведения	—
			IV.2.8.2.	Принципы масс- и хромато-масс-спектрометрии	307
			IV.2.8.3.	Системы газовый хроматограф — масс-спектрометр (ГХ — С)	308
			IV.2.8.4.	Системы жидкостный хроматограф — масс-спектрометр (ЖХ — МС)	310
			IV.2.8.5.	Macс-анализаторы. Обработка и представление результатов хромато- масс-спектрометрического анализа	311
		IV.2.9.		Хромато-ИК(фурье)-спектроскопия	319
		IV.2.10.		Атомно-эмиссионное детектирование. Комплексный подход к решению задач повышенной сложности	328
	IV.3.			Количественный анализ в газовой и высокоэффективной колоночной жидкостной хроматографии	338
		IV.3.1.		Хроматограмма как источник сведений о количественном составе анализируемой смеси	339
		IV.3.2.		Выбор и измерение основных количественных параметров хроматографических пиков	342
		IV.3.3.		Основные методы количественного анализа	347
			IV.3.3.1.	Общие сведения	—
			IV.3.3.2.	Метод абсолютной градуировки ...	350
			IV.3.3.3.	Метод внутренней нормализации	354
			IV.3.3.4.	Метод внутреннего стандарта	358
		IV.3.4.		Развитие методов количественной интерпретации хроматограмм сложных смесей	362
		IV.3.5.		Методы количественного парофазного анализа	363
			IV.3.5.1.	Общие сведения	—
			IV.3.5.2.	Анализ систем с неизвестными коэффициентами распределения	364
			IV.3.5.3.	Анализ систем с неизвестными коэффициентами распределения	368
			IV.3.5.4.	Количественный ПФА с пневматическим отбором проб (дискретная газовая экстракция с неполной заменой газовой фазы)	371
			IV.3.5.5.	Динамический парофазный анализ . .	373
	IV.4.			Хроматография в тонком слое	376
		IV.4.1.		Общие сведения	—
		IV.4.2.		Основы метода ТСХ	380
		IV.4.3.		Методы проявления хроматограмм	386
		IV.4.4.		Детектирование разделенных пиков	390
		IV.4.5.		Количественный анализ в ТСХ	395
	IV.5.			Обработка результатов хроматографического анализа с помощью ЭВМ	398
		IV.5.1.		Регистрация сигналов детекторов	—
		IV.5.2.		Аналого-цифровое преобразование	399
		IV.5.3.		Использование персональных ЭВМ в хроматографии	401
		IV.5.4.		Фильтрация шумов	405
		IV.5.5.		Поиск пиков и их интегрирование	406
		IV.5.6.		Идентификация хроматографических пиков с помощью компьютера. Таблица компонентов	408
		IV.5.7.		Использование ЭВМ для характеристики колонки и качества достигнутого разделения	412
		IV.5.8.		Использование ЭВМ при решении задач количественного хроматографического анализа
	IV.6.			Метрология хроматографического анализа ....	421
		IV.6.1.		Общие сведения	—
		IV.6.2.		Метрологическая аттестация аналитических методик	429
			IV.6.2.1.	Общие сведения	—
			IV.6.2.2.	Оценка характеристик погрешности аналитических методик	432
			IV.6.2.3.	Градуировка хроматографической аппаратуры	436
		IV.6.3.		Пример метрологической аттестации МКХА. Анализ измерительного процесса и физичес кая модель методики	439
Глава V.				Практические работы по газовой хроматографии	456
	Работа 1.			Нанесение неподвижной фазы на твердый носитель и заполнение колонки	462
	Работа 2.			Влияние скорости газа-носителя на эффективность работы хроматографической колонки	468
	Работа 3.			Зависимость чувствительности пламенно-ионизационного детектора от относительных расходов газа-носителя водорода и воздуха (определение оптимальных условий работы)	471
	Работа 4.			Зависимость чувствительности детектора по теплопроводности от тока моста и скорости газа-носителя	477
	Работа 5.			Качественный анализ по индексам удерживания при использовании капиллярных колонок	482
	Работа 6.			Идентификация органических соединений в сложных смесях по индексам удерживания и коэффициентам распределения в системе ограниченно смешивающихся растворителей	493
	Работа 7.			Количественный анализ воздуха на содержание кислорода и азота	501
	Работа 8.			Основные методы количественного газохроматографического анализа	504
	Работа 9.			Количественный анализ многокомпонентнойсмеси с программированием температуры.	514
	Работа 10.			Газохроматографическое определение фенолов в водных объектах с предварительной дериватизацией	517
	Работа 11.			Газохроматографическое определение содержания хлороформа в питьевой (водопроводной) воде	528
	Работа 12.			Газохроматографическое определение содержания тиофена в бензоле с пламенно-фотометрическим детектированием	536
	Работа 13.			Анализ пищевого спирта на содержание вредных примесей	539
Глава VI.				Практические работы по жидкостной хроматографии	550
	Работа 14.			Разделение смеси геометрических изомеров азобензола методом препаративной адсорбционной тонкослойной хроматографии	—
	Работа 15.			Разделение смеси моно-, ди- и триетанол-аминов методом лигандообменной жидкостной хроматографии	552
	Работа 16.			Разделение смеси органических веществ методом нормально- фазной ВЭЖХ с использованием УФ-и рефрактометрического детекторов	555
	Работа 17.			Разделение смеси органических соединений с различными Молекулярными массами методом аксклюзионной хроматографии	560
	Работа 18.			Использование ионообменных смол для обессоливания	562
	Работа 19.			Разделение и количественный анализ смеси органических соединений при использовании обращенно-фазного варианта ВЭЖХ	565
	Работа 20.			Определение содержания 2,4-динитрофе-нилгидразонов формальдегида и ацет-альдегида в растворах ацетонитрила методом абсолютной градуировки с использованием обращенно-фазной ВЭЖХ	569
ПРИЛОЖЕНИЕ.				Программы для обработки экспериментальных данных и расчета хроматографических параметров	575
Литература					583