تعمیر دستگاه کروماتوگرافی گازی GC

مفاهیم پایه ای و معرفی دستگاه

کروماتوگرافی گازی یا gas chromatography یا GC یک روش تحلیلی است که در سال ۱۹۵۲ اختراع شد. هم اکنون بیش از ۶۰ سال است که دستگاه های مختلف کروماتوگرافی به صورت گسترده ای تجاری سازی شده و در صنایع زیادی استفاده می شوند.

کاربردها در صنایع مختلف

داروسازی: تجزیه و تحلیل حلال باقی مانده.
خوراکی و نوشیدنی: آنالیز اجزای غذا به منظور شناسایی ترکیبات احتمالی مضر برای سلامتی، تشخیص درصد وجود الکل در مایعات
محیط زیست: ترکیبات موجود در آب، خاک و هوا.
پتروشیمی: شناسایی ترکیبات، شناسایی درصد خلوص گازها، برآورد میزان انتشار دوده در خودروها.

اجزای تشکیل دهنده دستگاه

دستگاه کروماتوگرافی گازی یک دستگاه تحلیل کننده است که برای تجزیه و تحلیل اجزای مختلف یک نمونه به کار می رود. همانطور که درشکل ۱ مشخص است، این دستگاه از درگاه ورودی نمونه، ستون، ستون کوره و یک آشکارساز که به یک تحلیلگر داده (مانند یک رایانه) متصل است، تشکیل شده است.

ساز و کار

گازهای حامل مانند هلیوم (He)، نیتروژن (N2) یا هیدروژن (H) که گازهای بی اثری هستند از سیلندر گاز در یک جریان مشخص به درگاه ورودی نمونه مورد نظر ما اضافه می شوند. یک لوله جداساز که ستون نامیده می شود بین درگاه ورودی نمونه و آشکار ساز متصل شده است. طول این لوله ۲ تا ۱۰ متر بوده و قطر آن ۲ تا ۴ میلیمتر است. نمونه ای که به درگاه ورودی تزریق می شود به صورت آنی بخار شده و به همراه گاز حامل داخل ستون جریان می یابد (به مخلوط گاز و نمونه فاز متحرک می گویند).

داخل ستون حاوی یک فاز ثابت ( مانند پلیمر سیلیکون) است (شکل ۲). نمونه ی بخار شده ما داخل ستون مرتباً در فاز ثابت حل شده و تبخیر می شود و به همراه گاز حامل به انتهای لوله حرکت می کند.از آنجا که فرآیند حل و تبخیر نمونه در فاز ثابت بستگی به ویژگی های شیمیایی نمونه (مانند نقطه جوش) دارد، زمان حل شدن و تبخیر در فاز ثابت برای هر نمونه متفاوت از دیگری است. خروجی ستون به یک دتکتور (آشکارساز) متصل شده است و هنگامی که نمونه ی ما (بجز گاز حامل) استخراج می شود، آنگاه دتکتور نمونه را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و سپس این سیگنال تقویت شده و به تحلیلگر داده (کامپیوتر) ارسال می گردد. با آنالیز کردن سیگنال الکتریکی آشکارساز در کامپیوتر، دستگاه کروماتوگرافی گازی می تواند نمونه را شناسایی کرده و کمیت آن را مشخص نماید.

آشکارساز

همانطور که گفتیم، آشکارساز یا دتکتور یک قطعه در دستگاه کرومتوگرافی گازی است که اجزای نمونه خروجی از ستون را شناسایی می کند. به طور کلی دو نوع آشکارساز در این دستگاه وجود دارد: مخرب و غیر مخرب.

آشکارساز مخرب: این آشکارسازها شناسایی مشخصات نمونه خروجی از ستون را از طریق اندازه گیری برخی از ویژگی های فیزیکی نمونه (مانند پلاسما، آئروسل یا مخلوط واکنش) انجام می دهند. از این سری آشکارساز می توان به آشکارساز یونش شعله (FID) و آشکارساز نیتروژن-فسفر (NPD) اشاره کرد.

آشکارساز غیرمخرب: این آشکارسازها مشخصات نمونه را مستقیماً اندازه گیری می کنند و به همین علت دقیق تر و بهینه تر هستند. از این نوع آشکارساز می توان به آشکارساز ربایش الکترون (ECD)، آشکارساز طیف سنج جرمی (MS) و آشکارساز رسانندگی گرمایی (TCD) اشاره کرد.

شکل دستگاه

شکل ۳ یک دستگاه کروماتوگرافی گازی را با اجزای آن نشان می دهد.

یونیت نمونه گیر دستگاه کروماتوگرافی

دستگاه نمونه گیر اتوماتیک (auto sampler در شکل ۳) در یک کروماتوگرافی گازی ابزارهایی هستند که به طور خودکار یک نمونه را برداشته و وارد دستگاه GC برای آنالیز می کنند؛ که هم سریعتر و هم قابل اطمینان تر از تزریق نمونه به صورت دستی (با استفاده از سرنگ آزمایشگاهی) است. این دستگاه دارای سه مدل مختلف برای نمونه های مایع، ترکیبات آلی فرار و فاز جامد می باشد که بعضی دستگاه های نمونه گیر هر سه مدل را دارا می باشند. دستگاه نمونه گیر خودکار دارای موتور و قسمت های الکترونیکی مختلفی می باشد.

قسمت های الکترونیکی دستگاه GC

قسمت های الکترونیکی کروماتوگرافی گازی شامل دستگاه نمونه گیری خودکار، آشکارساز و تقویت کننده و پردازشگر متصل به آن می گردد. شکل ۴ برد الکترونیکی یکی از دستگاه های GC را که متعلق به شرکت شیمادزو (Shimadzu) در ژاپن است، نشان می دهد.

شکل۴: برد الکترونیکی دستگاه GC متعلق به شرکت شیمادزو

دستگاه تحلیلگر داده

همانطور که نوشته شد، دستگاه تحلیلگر داده نتیجه خروجی دستگاه GC را برای ما تفسیر کرده و نشان می دهد. شکل ۵ خروجی دستگاه GC را که یک نمودار است روی یک کامپیوتر در نرم افزار Qual Browser نمایش می دهد. همچین استفاده از تبلت نیز برای این کار کاربرد دارد.(شکل ۶)

شکل۵: خروجی رایانه متصل به دستگاه کروماتوگرافی گازی

شکل۶: خروجی تبلت متصل به دستگاه کروماتوگرافی گازی

خرابی های دستگاه GC

عمده خرابی های دستگاه های کروماتوگرافی گازی به شرح زیر است:

دستگاه روشن نمی شود.
دستگاه نمونه گیر خودکار، توانایی جابه جایی نمونه ها و تزریق آن ها را ندارد.
خروجی داده در نمایشگر، داده هایی غیر واقعی و غیر منطقی را نمایش می دهد که نشان از خراب بودن دستگاه دارد.
برد تقویت کننده و پردازشگر سیگنال خروجی از آشکارساز خراب است؛ در نتیجه نماشگر داده ای را نشان نمی دهد.

در مرکز فنی مهندسی دیجی برد، تعمیرات دستگاه های کروماتوگرافی گازی با قید ضمانت انجام می گردد.