В линейке переносных хроматографов ФГХ, разработанных НПФ «ЭКАН», присутствуют как одноканальные, так и многоканальные модификации. В статье объясняются возможности, которые дает многоканальный хроматограф ФГХ. С помощью метода перекрестной идентификации он с высокой достоверностью определяет все вещества, присутствующие в пробе, в том числе в смеси неизвестного состава.
ООО НПФ «ЭКАН», г. Москва
О НПФ «ЭКАН»
Для решения задач экологического мониторинга, производственного контроля и специальной оценки условий труда применяются портативные аналитические приборы. Как пример рассмотрим газовые хроматографы серии ФГХ, разработанные и выпускаемые НПФ «ЭКАН» (г. Москва).
Приборы данной серии используются для анализа газообразных и жидких проб при контроле состояния окружающей среды, промышленных выбросов и сточных вод, а также загрязненности рабочих и жилых помещений. В материале рассматриваются модификации хроматографов ФГХ, их комплектация и применяемые методы идентификации компонентов анализируемых проб.
Линейка хроматографов ФГХ
Хроматографы ФГХ выпускаются в виде ряда модификаций, различающихся типом и количеством установленных детекторов и разделительных колонок, температурой термостатирования, способом дозирования, типом корпуса, электропитанием. Работа каждой модификации хроматографа может быть полностью автоматизирована, включая такие функции, как управление хроматографом по удаленному доступу (УД), самодиагностика, измерение и калибровка.
Хроматограф состоит из двух основных частей: аналитического блока и ПО верхнего уровня, установленного на персональном компьютере оператора (рис. 1, 2). Аналитический блок может монтироваться и размещаться в кейсе (переносной вариант) или в корпусе для установки в аналитическую стойку (исполнение УД, стационарный вариант).
Рис. 1. Общий вид хроматографа газового портативного ФГХ: переносной вариант
Рис. 2. Общий вид хроматографа газового портативного ФГХ в исполнении УД: стационарный вариант
Портативный хроматограф ФГХ в исполнении УД предназначен для комплектования стационарных и передвижных постов контроля загрязненности атмосферы, санитарно-защитных зон предприятий, воздуха рабочей зоны (в том числе особо вредных производств), а также для контроля промышленных выбросов. Основное назначение прибора – получение информации о разовых и среднесуточных концентрациях загрязняющих веществ в атмосфере. Анализироваться могут все соединения, перечисленные в таблице 1, которую можно посмотреть на сайте компании по адресу: ekan.ru/perechen_veshestv. При выборе покупателем конкретных веществ прибор комплектуется соответствующими детекторами.
Эксплуатация хроматографа ФГХ (УД) может осуществляться в трех режимах:
- в режиме удаленного доступа. Ввод проб и измерения выполняются в любое время по команде, переданной оператором с удаленного компьютера, на котором установлено соответствующее ПО;
- автоматическом – по утвержденной программе наблюдений, соответствующей требованиям ГОСТ Р 59059-2020. Выполняется ежедневный отбор проб атмосферы и их анализ в заданные промежутки времени. Полученные хроматограммы и (или) результаты измерений передаются по локальной или глобальной сети;
- автоматическом непрерывном. Анализ воздуха выполняется каждые 20–30 минут, результаты измерений заданных веществ передаются по локальной или глобальной сети.
При необходимости хроматограф ФГХ для удаленного доступа может быть дополнительно укомплектован автоматизированным пробоотборным блоком и блоком контроля погрешности измерений. Автоматизированный пробоотборный блок предназначен для отбора разовых проб: атмосферного воздуха в соответствии с требованиями ГОСТ Р 59059-2020; воздуха рабочей зоны в соответствии с требованиями Р 2.2.2006-05 (в части, касающейся места и времени отбора); воздуха замкнутых помещений в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 16000-2-2007; выбросов промышленных предприятий в соответствии с требованиями ГОСТ Р 58577-2019.
Детекторы и определяемые вещества
Детектирование разделенных веществ осуществляется:
- фотоионизационным детектором (ФИД), предназначенным для анализа большинства органических соединений. Детекторы ФИД оснащены газоразрядными лампами с различными газами: криптоном (К), ксеноном (Кс), аргоном (А), водородом (В);
- электронозахватным детектором (ЭЗД), предназначенным для анализа галогенсодержащих соединений;
- детектором по теплопроводности (ДТП) универсальным;
- электрохимическим детектором (ЭХД) универсальным;
- полупроводниковым детектором (ППД) универсальным.
Важная особенность хроматографов линейки ФГХ – число каналов измерения. Так, в хроматографах модификации ФГХ‑1 предусмотрен один измерительный канал, на котором может размещаться один из перечисленных детекторов. А в хроматографах модификации ФГХ‑1-2 имеется несколько каналов измерения, аналогичных каналу модификации ФГХ‑1 и объединенных общим узлом ввода проб. На каждом канале можно разместить любой детектор, который будет работать автономно.
Особенности многоканальных хроматографов ФГХ
Многоканальные хроматографы, которые являются собственной разработкой компании «ЭКАН», обладают рядом особенностей как перед одноканальными приборами, так и перед аналогичным оборудованием других производителей:
- в настоящее время хроматографы ФГХ позволяют определять в воздухе более 140, а в воде более 50 веществ. Причем вещества определяются с хорошей достоверностью даже в смеси неизвестного состава, о чем свидетельствуют результаты сличительных испытаний с хроматографом Syntech Spectras GC 955. На все вещества имеются аттестованные методики измерений;
- на одном приборе можно одновременно определять вещества, требующие использования различных детекторов и (или) разделительных колонок, например С1–С5, С6–С10, ароматику, включая фенол, хлорорганику, спирты и другие вещества. Такое невозможно с помощью повсеместно используемых одноканальных приборов.
Перекрестная идентификация
Определение всех содержащихся в пробе веществ с высокой достоверностью становится возможным благодаря применению метода перекрестной идентификации, которая выполняется в многоканальных хроматографах автоматически. Расскажем о задачах и возможностях этого метода подробней.
Поскольку в анализируемой пробе могут присутствовать десятки веществ (в том числе те, по которым прибор не отградуирован), достоверно провести измерения с помощью одноканального хроматографа на одной колонке довольно сложно. На один регистрируемый пик на хроматограмме может приходиться несколько претендентов (до 5–6), имеющих схожие времена удерживания на данной колонке. Этот недостаток особенно проявляется при регистрации легколетучих углеводородов. Оператор, изучив исследуемый объект, должен будет самостоятельно выбрать название вещества из предлагаемых компьютером претендентов. Но, если в пробе присутствуют вещества, на которые прибор не отградуирован, достоверные измерения недостижимы. Этим недостатком страдают практически все используемые сегодня газоанализаторы хроматографического типа. Их градуируют только на вещества, подлежащие контролю.
Казалось бы, это естественно. Но почему-то не учитывается, что состав атмосферы, особенно мегаполисов, представляет собой очень сложную смесь различных вредных веществ. Для обеспечения правильной идентификации хроматограф как минимум должен быть отградуирован на все вещества, которые реально присутствуют в пробе. Градуировка на эти компоненты необходима по двум причинам: во‑первых, это тоже вредные вещества, имеющие свои предельно допустимые концентрации, во‑вторых, они могут искажать результаты измерений тех веществ, которые первоначально требовалось проконтролировать.
В этом случае НЕОБХОДИМО использовать многоканальные хроматографы, например ФГХ‑1-2. Прибор позволяет проводить перекрестную идентификацию веществ на различных колонках, что значительно повышает ее достоверность. Это особенно важно для анализа воздуха с неизвестным составом загрязнителей.
Кратко опишем суть перекрестной идентификации. ФГХ‑1-2 содержит две или три разделительные колонки. Проба вводится в них одновременно из одной дозы. Прибор градуируется на определенный набор веществ. По результатам обработки хроматограмм на всех колонках проводится перекрестная идентификация, которая основана на простом факте: если в пробе есть данное вещество, то оно обязано выйти на всех колонках строго в свое время. Если на какой-то колонке этого пика нет, то это – другое вещество, и программа будет искать среди отградуированных компонентов подходящий вариант. Перекрестная идентификация проводится автоматически, для этого разработано оригинальное ПО (рис. 3), на которое НПФ «ЭКАН» имеет патент.
Рис. 3. Хроматограмма, построенная с помощью перекрестной идентификации
Чем на большее количество веществ прибор отградуирован, тем вероятнее достичь правильной идентификации пика. В этом случае среди претендентов на идентификацию каждого пика будет присутствовать нужное вещество (вещества).
ВЫВОД. Прибор должен быть отградуирован на все вещества, которые могли бы присутствовать во всех анализируемых пробах, или на все вещества, которые данный хроматограф с имеющимися детекторами и разделительными колонками мог бы определять.
Сказанное подтверждает правильность требований, изложенных в п. 10.2 ГОСТ Р ИСО 16017-1-2007: «Соответствие времени удерживания, полученное на отдельной колонке, не должно быть единственным критерием идентификации конкретного ЛОС».
Опубликовано_в журнале ИСУП № 3(111)_2024
В. В. Кащеев, генеральный директор,
ООО НПФ «ЭКАН», г. Москва,
тел.: +7 (495) 21-21-334,
e-mail: ekanekan.ru
Иллюстрации предоставлены компанией ООО НПФ «ЭКАН»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
