Zminiaturyzowany chromatograf gazowy

Zminiaturyzowany chromatograf gazowy

Zminiaturyzowane chromatografy gazowe GC zdobywają coraz większą popularność w analizie związków lotnych w wielu dziedzinach takich jak ochrona przeciwskażeniowa, przeciwwybuchowa, monitoring powietrza w przemyśle i biomedycynie. W ostatnich latach opracowano na świecie kompletne systemy analizy powietrza oparte na zminiaturyzowanym GC.

Jednym z badaczy rozwijających tę technologię jest Edward Zellers z Uniwersytetu Michigan, który stworzył prototyp systemu mikro-GC w 2003 r. Prototyp ten składał się ze zminiaturyzowanego prekoncentratora/inżektora, kolumny chromatograficznej długości 3 m i detektora na bazie chemorezystora. Wykrywał on związki lotne z dokładnością do ppb (1 część na miliard) i dzięki niemu udało się zanalizować mieszaninę składającą się z 11 związków lotnych.

W ostatnim czasie Zellers wraz ze współpracownikami – Sun Kyu Kim i Hungwei Chang zmodernizowali system micro-GC z 2003 r. tak, aby można było go stosować w warunkach polowych. System został stworzony w celu wykrywania trichloroetylenu, powszechnie spotykanego w środowisku zanieczyszczenia. Okazało się, że opracowane urządzenie jest prostsze w budowie i tańsze od przenośnych systemów GC/MS, w dodatku jego obsługa może być zautomatyzowana dla potrzeb ciągłego monitoringu powietrza. Dzięki niemu można wykryć trichloroetylen pośród nawet 45 innych substancji lotnych.

Analiza w systemie micro-GC rozpoczyna się w momencie wejścia powietrza do prekoncentratora, gdzie substancje lotne poza trichloroetylenem zatrzymywane są na adsorbencie wstępnym, a sam trichloroetylen trafia do samplera o dużej pojemności. Następnie za pomocą czystego powietrza następuje desorpcja trichloroetylenu i innych zaadsorbowanych cząsteczek i zawrócenie do jednostki zatężającej. W kolejnym etapie następuje wstrzyknięcie mieszaniny do zbudowanych na chipie dwóch kolumn GC połączonych szeregowo, których powierzchnia pokryta jest usieciowanym polidimetylosiloksanem. Frakcje, które wychodzą z drugiej kolumny chromatograficznej trafiają do matrycy chemorezystorów składającej się z 4 par elektrod pokrytych nanocząstkami złota i 4 różnymi organicznymi tiolanami, gdzie następuje detekcja substancji. Wymiary opracowanego urządzenia to 44x25,5x14,5 cm. Waga 4,5 kg. Może ono być używane zarówno w trybie ręcznym, jak i automatycznym, poprzez program sterujący.

Więcej informacji w artykule Microfabricated Gas Chromatograph for the Selective Determination of Trichloroethylene Vapor at Sub-Parts-Per-Billion Concentrations in Complex Mixtures, który opublikowano w czasopiśmie Analytical Chemistry.

(pj)