ไขความลับ Gas Chromatography (GC)

Gas Chromatography (GC) หรือ โครมาโทกราฟีแบบแก๊ส เป็นหนึ่งในเทคนิคที่สำคัญสำหรับการแยกและวิเคราะห์สารเคมีในสารตัวอย่างที่ซับซ้อน โดยใช้เฟสแก๊สตัวพา (Mobile Phase) พาสารผ่านขั้นตอนต่างๆในเครื่องเพื่อให้เกิดการแยกชนิดของสาร และเฟสคงที่ (Stationary Phase) ในการใช้แยกสารผสมออกจากกันเพื่อให้สามารถระบุชนิดของสารและวิเคราะห์ปริมาณความเข้มข้นของสารตัวอย่างได้อย่างแม่นยำ

  1. Carrier Gas (แก๊สพา) แก๊สพาเป็นส่วนสำคัญที่ทำหน้าที่ขับเคลื่อนตัวอย่างผ่านระบบ GC และช่วยให้การวิเคราะห์มีประสิทธิภาพสูงสุด 
         หน้าที่หลัก : เป็น "ตัวพา" สารตัวอย่างเข้าสู่คอลัมน์ ช่วยให้สารที่ฉีดเข้าไปในระบบถูกส่งไปยังส่วนต่าง ๆ ของเครื่องอย่างราบรื่น
         คุณสมบัติของ Carrier Gas ที่ดี : มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อลดการปนเปื้อนในระบบ ไม่ทำปฏิกิริยากับตัวอย่าง, คอลัมน์, และ Detector
         แก๊สที่นิยมใช้ : Helium: แก๊สพาที่ได้รับความนิยมสูงสุด เนื่องจากมีคุณสมบัติที่เฉื่อยทางเคมี
                                  Nitrogen: ทางเลือกที่ประหยัดกว่า แต่มีข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพในบางกรณี
                                  Hydrogen: มีความสามารถในการเคลื่อนที่สูง แต่ต้องการความระมัดระวังเรื่องความปลอดภัย

  2. Injector (ระบบฉีดตัวอย่าง) ส่วนนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการวิเคราะห์ โดยตัวอย่างจะถูกฉีดเข้าสู่ระบบผ่าน Injector
          หน้าที่หลัก : นำตัวอย่างเข้าสู่เครื่อง GC หากสารตัวอย่างไม่ใช่แก๊ส (ได้เฉพาะของเหลว) จะต้องมีการทำให้สารตัวอย่างระเหยเป็นแก๊สอย่างสมบูรณ์จากตรงนี้เสียก่อน
          การควบคุมอุณหภูมิ : ตัวอย่างของเหลวต้องถูกระเหยในห้องที่มีการควบคุมอุณหภูมิอย่างเหมาะสม เพื่อคงสถานะความเป็นแก๊สก่อนเข้าสู่คอลัมน์
          โหมดการฉีดตัวอย่าง : Split Mode ใช้เมื่อความเข้มข้นของตัวอย่างสูง แบ่งบางส่วนทิ้งก่อนส่งเข้าสู่คอลัมน์
                             Splitless Mode ใช้สำหรับตัวอย่างที่มีความเข้มข้นต่ำ ส่งตัวอย่างทั้งหมดเข้าสู่คอลัมน์

  3. Column (คอลัมน์)* คอลัมน์เป็นหัวใจสำคัญของเครื่อง GC ซึ่งทำหน้าที่แยกสารต่าง ๆ ในตัวอย่าง
    Column (คอลัมน์) ในบริบทของ Gas Chromatography (GC) หมายถึง ท่อหรือหลอดที่ใช้แยกสารผสมในตัวอย่าง โดยอาศัยปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารตัวอย่างกับ Stationary Phase (เฟสคงที่) ที่อยู่ในคอลัมน์
           หน้าที่หลัก : แยกสารตัวอย่างออกจากกันโดยอาศัยความแตกต่างทางเคมีและฟิสิกส์ระหว่างสารกับเฟสคงที่ (Stationary Phase)
          ประเภทของคอลัมน์ :
                                Packed Column : บรรจุวัสดุ Adsorbent ภายใน สามารถแยกสารที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ออกจากกัน แยกสารที่มีขนาดแตกต่าง มีน้ำหนักมวลโมเลกุลที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนออกจากกันได้ 
                                Capillary Column : มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กมาก ใช้วิธีการเคลือบ Stationary Phase ที่ผิวด้านในแทนการใส่เม็ดเคลือบสาร มีประสิทธิภาพในการแยกสารสูงมาก สามารถแยกได้แม้สารที่มีมวลโมเกลกุลเท่ากัน และใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง
                                Stationary Phase : เฟสคงที่เป็นตัวกำหนดว่าโมเลกุลของสารใดจะถูกยึดติดหรือปล่อยตัวเร็วกว่า อันมาจากประสิทธิภาพการเดือดของสารซึ่งส่งผลต่อ Retention Time โดยใช้หลักการสารเดียวกันจะมีความสามารถเหมือนกันที่เกิดจากผลกระทบต่อเฟสคงที่แบบเดียวกัน

  4. Oven (เตาอบ) Oven ทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิ เพื่อให้การแยกสารตัวอย่างในคอลัมน์มีประสิทธิภาพสูงสุด
         หน้าที่หลัก : สร้างสภาวะอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานของคอลัมน์และเพิ่มความสามารถในการแยกสารที่มีจุดเดือดแตกต่างกัน
        รูปแบบการควบคุมอุณหภูมิ :
                                 Isothermal ควบคุมอุณหภูมิของคอลัมน์ให้อยู่ที่ค่าเดียวตลอดการวิเคราะห์เหมาะสำหรับสารตัวอย่างที่มีช่วงจุดเดือดแคบ หรือมีคุณสมบัติคล้ายกันใช้แยกสารที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกันในตัวอย่างที่ไม่ซับซ้อนให้การวิเคราะห์ที่มีความแม่นยำและทำซ้ำได้ดี
                                Temperature Programming ควบคุมอุณหภูมิของคอลัมน์ให้เพิ่มขึ้นทีละขั้นหรือต่อเนื่องตามโปรแกรมที่กำหนดเหมาะสำหรับสารตัวอย่างที่มีช่วงจุดเดือดกว้างหรือมีองค์ประกอบหลากหลายใช้แยกสารตัวอย่างที่มีองค์ประกอบหลายชนิดหรือมีช่วงจุดเดือดกว้าง เพิ่มประสิทธิภาพในการแยกสารและลดเวลาการวิเคราะห์ สามารถวิเคราะห์สารตัวอย่างที่ซับซ้อนได้ดี ลดเวลาการวิเคราะห์เมื่อเทียบกับ isothermal สำหรับตัวอย่างที่หลากหลาย

  5. Detector (เครื่องตรวจจับ) Detector เป็นส่วนที่ตรวจจับสารที่แยกออกจากคอลัมน์ และแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณไฟฟ้า
          หน้าที่หลัก : ตรวจจับโมเลกุลของสารที่ถูกแยกและส่งข้อมูลไปยัง Data System เพื่อสร้างกราฟ Chromatogram
          ประเภทของ Detector ที่นิยม : 
                                Flame Ionization Detector (FID): ตรวจจับสารอินทรีย์ (Organic compounds) โดยการเผาไหม้ในเปลวไฟไฮโดรเจน, มีความไวสูงสำหรับสารประกอบคาร์บอน-ไฮโดรเจน, ไม่ตอบสนองต่อสารอนินทรีย์ เช่น น้ำและไนโตรเจนเหมาะสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างทางปิโตรเลียมและสารเคมีทั่วไป
                                Thermal Conductivity Detector (TCD) : ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความนำความร้อนใช้กับสารได้หลากหลายทั้งสารอินทรีย์และอนินทรีย์ แต่ความไวต่ำกว่า FID 

  6. Data System (ระบบซอฟต์แวร์) Data System เป็นส่วนที่เชื่อมโยงระหว่างเครื่องมือและการวิเคราะห์
          หน้าที่หลัก : รับสัญญาณจาก Detector และแปลงเป็น Chromatogramและช่วยให้ผู้วิเคราะห์สามารถตีความข้อมูลได้ เช่น Retention Time และความเข้มข้นของสาร
          ความสามารถเพิ่มเติม : สามารถวิเคราะห์พื้นที่ใต้พีค (Peak Area) เพื่อหาปริมาณสารและบันทึกและส่งออกผลลัพธ์ในรูปแบบดิจิทัล

กระบวนการทำงานของ Gas Chromatography

   การฉีดตัวอย่าง (Sample Injection) : 
                        ตัวอย่างในรูปของเหลวหรือแก๊สจะถูกฉีดเข้าสู่ Injector
                        ตัวอย่างของเหลวจะระเหยกลายเป็นแก๊สทันที

   การพาสารผ่านคอลัมน์ (Sample Transport) : 
                        Carrier Gas พาสารเข้าสู่คอลัมน์
                        สารผสมจะถูกแยกด้วย Stationary Phase
   การแยกสาร (Separation) :
                        สารที่มีปฏิกิริยากับ Stationary Phase ต่างกัน จะถูกปลดปล่อยในเวลาที่ต่างกัน (Retention Time)
    การตรวจจับและบันทึกผล (Detection) :
                         สารที่แยกออกมาถูกตรวจจับโดย Detector และสร้างกราฟ Chromatogram แสดง Peak ของสารแต่ละชนิด

การวิเคราะห์ผลลัพธ์ด้วย Chromatogram เป็นกราฟแสดงความเข้มของสัญญาณ (แกน Y) กับเวลา (แกน X)

    ตำแหน่งของพีค: บ่งบอกชนิดของสาร (จาก Retention Time)
    ความสูงหรือพื้นที่ใต้พีค: บอกปริมาณของสาร

ข้อดีของ Gas Chromatography

 ความไวสูง สามารถตรวจจับสารในความเข้มข้นต่ำ (เช่น ระดับ ppm)
 ใช้เวลาแยกสารสั้น
  วิเคราะห์สารผสมที่ซับซ้อนได้ดี

การใช้งาน Gas Chromatography

 การวิเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย
 การตรวจวัดสารเคมีในสิ่งแวดล้อม
 การวิเคราะห์ในอุตสาหกรรมยาและปิโตรเลียม
 การตรวจวัดสารในกระบวนการกลั่น

 

Gas Chromatography เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในหลายอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมเคมี การแพทย์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ด้วยความสามารถในการแยกสารได้อย่างละเอียด แม่นยำ และรวดเร็ว ผู้ใช้ควรศึกษาวิธีการใช้งานและเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับงานเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด!

ปรึกษาผู้เชี่ยวชาญอย่างเรา หากต้องการคำแนะนำเพิ่มเติมในการใช้ Gas Chromatography ในการวิเคราะห์ของคุณ!

Powered by MakeWebEasy.com
เว็บไซต์นี้มีการใช้งานคุกกี้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและประสบการณ์ที่ดีในการใช้งานเว็บไซต์ของท่าน ท่านสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ นโยบายความเป็นส่วนตัว  และ  นโยบายคุกกี้