JP2008249572A - Sample pretreatment device and gas chromatography analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶液中の微量成分試料を大量注入可能とする試料前処理装置および高感度のガスクロマトグラフィー分析方法に関するものである。 The present invention relates to a sample pretreatment apparatus and a highly sensitive gas chromatography analysis method that enable a large amount of a trace component sample in a solution to be injected.
ガスクロマトグラフ/質量分析装置を用いた微量分析において、微量の未知成分が溶媒に溶解している液体試料を分析する場合には、試料注入方法としてスプリットレス法が知られている。スプリットレス法は試料全量を注入し、注入口で試料を気化させてカラムに移行させて分離し質量分析を行う方法である。この方法では試料注入口にライナーを設置し、そこで試料を気化させるが、気化体積がライナー容積を越えない程度しか試料を注入できず、その量は通常1〜2μlとされている。そのため、未知成分がごく微量しか溶けていない液体試料の場合は、1〜2μlを注入しても1〜2μl中に含まれる未知成分の量はピークとして検出できない程度となってしまい、この方法では未知成分の同定ができないという問題があった。 In a microanalysis using a gas chromatograph / mass spectrometer, a splitless method is known as a sample injection method when analyzing a liquid sample in which a trace amount of unknown components is dissolved in a solvent. The splitless method is a method in which the entire sample is injected, the sample is vaporized at the injection port, transferred to a column, and separated for mass spectrometry. In this method, a liner is installed at the sample injection port, and the sample is vaporized there, but the sample can be injected only to the extent that the vaporization volume does not exceed the liner volume, and the amount is usually 1 to 2 μl. Therefore, in the case of a liquid sample in which only a very small amount of unknown component is dissolved, the amount of unknown component contained in 1 to 2 μl cannot be detected as a peak even if 1 to 2 μl is injected. There was a problem that unknown components could not be identified.
上記問題を解決するためにパルスドスプリットレス法という、液体試料を注入した後に注入口の圧力を高くして気化体積を小さくすることで注入量増加を可能とした方法もある。しかし、この方法においても注入量は5μl程度である。 In order to solve the above problem, there is a pulsed splitless method in which the injection volume can be increased by increasing the pressure at the injection port and reducing the vaporization volume after the liquid sample is injected. However, even in this method, the injection volume is about 5 μl.
さらに上記問題を解決するために、ガスクロマトグラフの試料注入口としてプログラム温度気化注入法(PTV法)がある。PTV法は注入口の部分に温度プログラム機能を付与し、注入口の温度を変化させることが可能である。この注入口を用いてソルベントベントモードで試料を注入する方法がある。すなわち、ライナー部にあるベントラインは閉じた状態で溶媒気化温度よりもわずかに低い温度で液体試料を注入した後、ベントラインを開け、溶媒が気化する程度の温度に昇温してキャリアーガスを流すと、溶媒のみをベントラインから除去できる。この方法であれば、微量成分が溶解した液体試料の注入量を増やしても、溶媒は除去され目的成分はライナーに保持されたままとなる。その後一気に気化温度まで上げて成分をカラムへ導入して分析する。PTV法を用いた大量注入法は様々に検討されており、充填剤を詰めた注入口ライナーを用いたり、溶媒はベントラインから気化させ、目的成分をカラム上の一点に留めて濃縮し大量注入を可能とする方法も開発されている。 Further, in order to solve the above problem, there is a program temperature vaporization injection method (PTV method) as a sample injection port of a gas chromatograph. The PTV method can change the temperature of the injection port by adding a temperature program function to the injection port. There is a method of injecting a sample in a solvent vent mode using this inlet. That is, after injecting the liquid sample at a temperature slightly lower than the solvent vaporization temperature with the vent line in the liner portion closed, the vent line is opened and the temperature is raised to a temperature at which the solvent vaporizes, and the carrier gas is discharged. When flowed, only the solvent can be removed from the vent line. According to this method, even if the injection amount of the liquid sample in which the trace component is dissolved is increased, the solvent is removed and the target component remains held on the liner. Then, raise the vaporization temperature at once and introduce the components into the column for analysis. Various methods of mass injection using the PTV method have been studied, such as using an inlet liner filled with a packing material, or evaporating the solvent from the vent line and concentrating the target component at a single point on the column for mass injection. A method that enables this is also being developed.
PTV法によって、上記スプリットレス法やパルスドスプリットレス法よりも大量に液体試料を注入できるようになったが、大量であるゆえに試料導入に時間がかかるため、ピーク・バンド幅が広くなる傾向がある。さらに、ガスクロマトグラフの注入口ライナーの容量には限りがあるため、注入可能な量は一般的には50μl〜250μl、最大でも1ml程度が限界であった。また大量に試料を導入することでライナーが汚染されやすくライナーの交換を頻繁に行うという手間や注入条件(カラム流量、パージ流量、オーブン温度プログラム)の最適化の手間が懸念された。 The PTV method has made it possible to inject a larger amount of liquid sample than the splitless method or the pulsed splitless method. However, since the amount of the sample is long because of the large amount, the peak bandwidth tends to be widened. . Furthermore, since the capacity of the inlet liner of the gas chromatograph is limited, the amount that can be injected is generally 50 μl to 250 μl, and the maximum is about 1 ml. In addition, there were concerns about the effort to optimize the injection conditions (column flow rate, purge flow rate, oven temperature program) and the need to frequently replace the liner because the liner was easily contaminated by introducing a large amount of sample.
PTV法とは別にオンカラム法を用いた試料大量注入法も行われている。オンカラム法では分離カラムの前にプレカラムを導入し、試料を注入した後、プレカラムを溶媒のみが気化するような温度に設定し、溶媒を除去する。この際、目的成分はプレカラムや注入口ライナー上に保持されている。その後温度を上げて分離カラムへ成分を移行させ成分分離する方法である。これも、PTV法と同様に注入量は一般的には50μl〜250μl程度であり、プレカラムの汚染も懸念される。 In addition to the PTV method, a sample mass injection method using an on-column method is also performed. In the on-column method, a precolumn is introduced before a separation column, and after injecting a sample, the precolumn is set to a temperature at which only the solvent is vaporized, and the solvent is removed. At this time, the target component is held on the precolumn and the inlet liner. Thereafter, the temperature is raised and components are transferred to the separation column to separate the components. As in the PTV method, the injection amount is generally about 50 μl to 250 μl, and there is a concern about contamination of the precolumn.
下記に公知文献を記す。
本発明は、上記の課題を考慮してなされたもので、溶液中の微量成分試料を大量注入可能する試料前処理装置および高感度のガスクロマトグラフィー分析方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sample pretreatment apparatus and a highly sensitive gas chromatography analysis method capable of injecting a large amount of a trace component sample in a solution. is there.
請求項1に係る発明は、溶液試料中に含まれる微量成分を吸着剤に濃縮させるための試料前処理装置であって、
前記吸着剤が充填された吸着管を差し込む吸着管差込部と、ガスを吸着管内に導入するガス導入部と、試料溶液を注入するためのシリンジを差し込むシリンジ差込部を具備することを特徴とする試料前処理装置である。
The invention according to
An adsorption tube insertion portion for inserting an adsorption tube filled with the adsorbent, a gas introduction portion for introducing gas into the adsorption tube, and a syringe insertion portion for inserting a syringe for injecting a sample solution are provided. This is a sample pretreatment apparatus.
請求項2に係る発明は、前記試料前処理装置にて吸着剤が充填された吸着管に試料溶液を大量に注入し、吸着管内にガスを流入させ溶媒のみを除去し、微量成分を吸着剤に濃縮させたこの吸着剤が充填された吸着管を前記試料前処理装置から脱着し、この吸着管をガスクロマトグラフィー分析装置用加熱脱着装置に装着して、前記吸着管を加熱し、冷却されたライナー部に一定時間前記吸着剤に吸着された吸着成分を脱着させてその後、ライナー部を急速に高温加熱してこの吸着成分をカラムに注入充填し、質量分析装置にて前記溶液試料中に含まれる微量成分を分析することを特徴とするガスクロマトグラフィー分析方法である。 According to a second aspect of the present invention, a large amount of a sample solution is injected into an adsorption tube filled with an adsorbent in the sample pretreatment apparatus, a gas is introduced into the adsorption tube to remove only the solvent, and a trace component is adsorbed. The adsorption tube filled with the adsorbent concentrated to is desorbed from the sample pretreatment device, and the adsorption tube is attached to a heat desorption device for a gas chromatography analyzer, and the adsorption tube is heated and cooled. The adsorbed component adsorbed on the adsorbent for a certain period of time is desorbed to the liner portion, and then the liner portion is rapidly heated to a high temperature to inject and fill the adsorbed component into the column. It is a gas chromatography analysis method characterized by analyzing a trace component contained.
本発明は、溶液中の微量成分をガスクロマトグラフィー分析装置によって高感度に分析するための試料溶液を大量注入可能とする試料前処理装置およびガスクロマトグラフィー分析方法であり、本発明の試料前処理装置を用いることで微量成分が溶解している溶液試料を1ml以上吸着管に注入することができ、この際に溶媒が除去されるので、溶媒の影響を懸念することなく、1ml以上の溶液試料を注入させた吸着管を加熱脱着付きガスクロマトグラフィー分析装置に導入可能であり、質量分析装置により微量成分の高感度分析が可能となる。 The present invention is a sample pretreatment apparatus and a gas chromatography analysis method that enable a large amount of sample solution to be injected with high sensitivity to analyze a trace component in a solution with a gas chromatography analyzer. By using the apparatus, 1 ml or more of a solution sample in which a trace component is dissolved can be injected into the adsorption tube. At this time, the solvent is removed, so that the solution sample of 1 ml or more can be used without concern about the influence of the solvent. Can be introduced into a gas chromatography analyzer with heat desorption, and a mass analysis device enables highly sensitive analysis of trace components.
本発明の測定法を、実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。図1は本発明の前処理装置の断面図を示している。この前処理装置は吸着剤を充填した吸着管9を差し込むことが可能な1の部分とガスの配管3がつながっている2の部分と取り外し可能な蓋4で構成される。取り外し可能な蓋4は中央部に穴が開いており、蓋の裏側より密閉性を保つことが可能な密封部材5をはめ込む。
The measurement method of the present invention will be described in detail below along the embodiments. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the pretreatment apparatus of the present invention. This pretreatment apparatus is composed of a
図2は吸着管9の断面図を示している。吸着管9の形状および材質は前処理後に加熱脱着装置に導入可能な形状および材質ならば制限はないが、一般的にはガラス製の筒状のものが用いられる。吸着管9の一方の端にはフィルター10を付ける。フィルターにはさらに吸着剤を詰めていくことから、固定できるものが好ましく、焼結ガラスフィルターがよく用いられる。その上に吸着剤11を詰め、その上にウール剤12を詰めて吸着剤を固定する。吸着剤11としてはテナックスTA、テナックスGR、活性炭、グラファイトカーボンブラックやカーボンモレキュラーシーブ等が用いられる。また細かく粉砕したガラスやシリコンを吸着剤として充填することも可能である。またこれらの中から2種類の吸着剤を選び、一つの吸着管に順次充填していくことも好ましく行われる。また大量に試料を
注入する場合は、サイズの大きい吸着管を選択して充填する吸着剤の量を増やすことも好ましく行われる。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
吸着管9を取り付ける前の前処理装置1、2を立体的に表した図を図3に、断面図を図4に示す。1の吸着管差込口7は吸着管9が納まるような形状であり、1と吸着管9との密閉性を高めるためにO−リング6等をはめ込むことが好ましい。1は昇温機能がついており、温度をかけることが可能である。また1と2は仕切りで区切られているが、中央部には吸着管9の直径よりも小さい穴8を開けておき、矢印の方向のように3からのガスが7の部分に流れるようにする。2はガス配管3が接続されている。蓋4が着脱可能となるように、外側がねじ式になっていることが好ましい。
FIG. 3 is a three-dimensional view of the
蓋4は取り外しが簡便で繰り返し使用できることから、蓋の内側がねじ式のものを用いることが好ましい。中央部には穴が開いており、蓋4の裏側から密閉部材5をはめ込む。図5は蓋4を立体的に表した図であり、密閉部材をはめ込んだ後ものである。蓋4の中央部から密閉部材5が見えるようになっている。使用する密封部材としては、表/裏面がゴム/テフロン(登録商標)製、シリコン/PTFE製等の一般的なセプタムを用いる。特にシリンジを刺した時の密封性が高いことからシリコン/PTFE製のセプタムを使用することが好ましい。
Since the
実際の試料注入時の断面図を図6に示す。吸着剤11を充填した吸着管9を1に差込む。差し込む方向はフィルター10が詰まった方向を先にして差し込む。次いで3よりガスを流す。この時、ガスはフィルター10側からウール材12に向かって流れるようにする。ガスを流したまま、蓋4中央部の密閉部材で塞がれた穴より試料溶液の入ったシリンジの針13を吸着管9の焼結ガラスフィルター10にあたるまで差し込み、試料溶液をゆっくり注入する。試料を注入した後もガスを十分に流して試料中の溶媒を除去させる。溶媒が気化しやすいように1の部分に温度をかけることも可能である。
A sectional view at the time of actual sample injection is shown in FIG. The
注入は一度に行わなくとも、2度、3度に分けて注入することも可能である。従って、注入量に制限はない。ただし、1ml以上の量を注入する時はガスを十分に流しながらゆっくりと何度かに分けて注入することが望ましい。 Even if injection is not performed at once, it is also possible to inject in two or three times. Therefore, there is no restriction on the injection amount. However, when injecting an amount of 1 ml or more, it is desirable to inject it slowly and several times while flowing the gas sufficiently.
3より流すガスは窒素、ヘリウム等の不活性ガスを使用する。ガス中の不純物が吸着剤に吸着することを防ぐ為に、高純度グレードを用いるか、炭化水素を除去する活性炭フィルターおよび水分を除去するシリカゲル、酸素を除去するオキシゲントラップを通したガスを用いることが好ましい。 As the gas flowing from 3, an inert gas such as nitrogen or helium is used. To prevent impurities in the gas from adsorbing to the adsorbent, use a high-purity grade, or use an activated carbon filter that removes hydrocarbons, silica gel that removes moisture, and gas that passes through an oxygen trap that removes oxygen. Is preferred.
試料を注入し、十分にガスを流して溶媒を除去させた吸着管9は前処理装置より取り外し、ガスクロマトグラフ/質量分析装置と接続されている加熱脱着装置に装着し、加熱炉にて高温で吸着管を加熱し、吸着していた成分を液体窒素等で冷却されたライナー部に一定時間脱着させる。その後数秒で高温に加熱してカラムに送り込み分離し、質量分析装置にて定性および定量を行う。
The
使用後の吸着管9は吸着剤11の使用最高温度より少し低い温度にして、パージガスを数時間流すと清浄下され、再度使用することが可能である。
The used
以下に具体的実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限られるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
<実施例1>
外面から、蒸着フィルム/ナイロン/アルミ箔/ポリエチレンの多層構成フィルムを5cm角に切り取り、アセトニトリル20ml中に浸漬し、30分間放置した。フィルムを取り出し、アセトニトリル抽出液を得た。
<Example 1>
A multilayer film of vapor deposition film / nylon / aluminum foil / polyethylene was cut into a 5 cm square from the outer surface, immersed in 20 ml of acetonitrile, and allowed to stand for 30 minutes. The film was taken out to obtain an acetonitrile extract.
充填剤としてテナックスTAが充填され、フィルターとしては焼結ガラスが付いている吸着管を1に装着し、高純度窒素ガスを3より流した。10ml用のシリンジを用いてアセトニトリル抽出液を10ml吸引し、蓋4のセプタムより吸着管の焼結ガラスに当たるまで差し込み、アセトニトリル抽出液を注入した。窒素ガスを10分間流した後、吸着をガスクロマトグラフ/質量分析装置が接続されたゲステル製加熱脱着装置に装着し、−100℃に冷却されたライナー部に250℃、10分間加熱脱着を行い、その後ライナー部を260℃に毎秒12℃で昇温させて成分をカラムに送り込み、ガスクロマトグラフ/質量分析装置を行った。
An adsorption tube filled with Tenax TA as a filler and sintered glass as a filter was attached to 1, and high-purity nitrogen gas was allowed to flow from 3. Using a syringe for 10 ml, 10 ml of the acetonitrile extract was sucked and inserted from the septum of the
<比較例1>
実施例1において、ガスクロマトグラフ/質量分析装置に液体用の注入口ライナーを取り付け、アセトニトリル抽出液を1μl注入口より注入してガスクロマトグラフ/質量分析を行った。
<Comparative Example 1>
In Example 1, an inlet liner for liquid was attached to a gas chromatograph / mass spectrometer, and an acetonitrile extract was injected from a 1 μl inlet to perform gas chromatograph / mass spectrometry.
実施例1で得られたトータルイオンクロマトグラムを図7に、比較例で得られたトータルイオンクロマトグラムを図8に示す。比較例の方法では検出されたピークが非常に小さく、検出されにくい。また溶媒を注入しているため、バックグラウンドが高くなってしまう。一方実施例の方法ではピーク感度が良いクロマトグラムが得られた。実施例の方法では注入量が10000倍なので、溶液中に含まれる微量成分も10000倍注入することが可能であり、ピーク感度を良好にすることが可能である。 FIG. 7 shows the total ion chromatogram obtained in Example 1, and FIG. 8 shows the total ion chromatogram obtained in the comparative example. In the method of the comparative example, the detected peak is very small and difficult to detect. Further, since the solvent is injected, the background becomes high. On the other hand, in the method of the example, a chromatogram with good peak sensitivity was obtained. In the method of the embodiment, since the injection amount is 10,000 times, a trace component contained in the solution can also be injected 10,000 times, and the peak sensitivity can be improved.
1…試料前処理装置における吸着管差込部
2…試料前処理装置におけるガス導入部
3…ガスの配管
4…蓋
5…セプタム
6…O−リング
7…吸着管差込口
8…ガスを吸着管へ流すための穴
9…吸着管
10…フィルター
11…吸着剤
12…ウール材
13…シリンジの針
14…シリンジ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記吸着剤が充填された吸着管を差し込む吸着管差込部と、ガスを吸着管内に導入するガス導入部と、試料溶液を注入するためのシリンジを差し込むシリンジ差込部を具備することを特徴とする試料前処理装置。 A sample pretreatment device for concentrating trace components contained in a solution sample into an adsorbent,
An adsorption tube insertion portion for inserting an adsorption tube filled with the adsorbent, a gas introduction portion for introducing gas into the adsorption tube, and a syringe insertion portion for inserting a syringe for injecting a sample solution are provided. Sample pretreatment equipment.
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JP2011027557A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Tokyo Metropolitan Univ | Vapor-liquid equilibrium apparatus of sample |
CN103675157A (en) * | 2013-09-18 | 2014-03-26 | 中国地质大学(武汉) | Rapid pre-treatment method and device for crude oil sample |
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CN103675157A (en) * | 2013-09-18 | 2014-03-26 | 中国地质大学(武汉) | Rapid pre-treatment method and device for crude oil sample |
CN103675157B (en) * | 2013-09-18 | 2015-10-14 | 中国地质大学(武汉) | A kind of quick pretreatment method of crude oil sample |
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