KR100476697B1 - Analysis device for water-containing organic material sample using gas chromatography - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스크로마토그래피를 이용하여 물을 함유하는 유기물시료를 분석하는 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to an analytical device for analyzing an organic material containing water using gas chromatography.
본 발명에 따른 가스크로마토그래피를 이용한 물함유 유기물시료의 분석장치는, 필수구성요소로서 인젝터, 분석컬럼 및 검출기 등을 포함하여 이루어지는 가스크로마토그래피에서 상기 인젝터와 분석컬럼 사이에 라이너와 블랭크컬럼을 연속으로 설치하여 이루어짐을 특징으로 한다.An apparatus for analyzing a water-containing organic material sample using gas chromatography according to the present invention comprises a continuous liner and a blank column between the injector and the analytical column in the gas chromatography including an injector, an analytical column, and a detector as essential components. Characterized in that made by installing.
따라서, 통상 가스크로마토그래피용으로 사용되는 라이너와 충진물을 넣지 않은 블랭크컬럼을 인젝터와 분석컬럼사이에 연결시켜 물을 소량 함유하는 유기물시료에 대하여 물을 제거하기 위한 전처리를 수행하지 않고도 간단히 유기물시료를 높은 신뢰도로 분석할 수 있도록 하는 효과가 있다.Therefore, the organic sample containing a small amount of water is simply connected by connecting the blank column without the filler and the liner, which is usually used for gas chromatography, between the injector and the analytical column without performing pretreatment to remove water. It is effective to analyze with high reliability.
Description
본 발명은 물함유 유기물시료의 분석장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스크로마토그래피를 이용하여 물을 함유하는 유기물시료를 분석하는 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to an analytical device for an organic material sample containing water, and more particularly, to an analytical device for analyzing an organic material containing water using gas chromatography.
일반적으로 크로마토그래피(Chromatography)라 함은 각종의 고체 또는 액체를 고정상(Stationary phase)으로 하고, 기체 또는 액체를 이동상(Moving phase)으로 하여 이동상이 고정상을 통과토록 하면서 상기 이동상에 시료를 투입하여 시료의 상기 이동상과 고정상 사이에서의 흡착성 또는 분배계수의 차를 이용하여 시료를 성분별로 분리하는 분석법을 일컫는 것이다.In general, chromatography refers to a variety of solids or liquids as a stationary phase, a gas or liquid as a moving phase, and a sample is introduced into the mobile phase while allowing the mobile phase to pass through the stationary phase. Refers to an analysis method for separating a sample by component by using a difference in adsorption or partition coefficient between the mobile phase and the fixed phase.
크로마토그래피법은 상당히 여러 종류로 개발되어 왔으며, 천연물의 분리, 의약품의 정제, 기타 화학물질의 정제 등을 포함하여 광범한 분석에 이용되고 있다.Chromatography has been developed in a number of ways and is used for a wide range of analyses, including the separation of natural products, the purification of medicines, and the purification of other chemicals.
이동상의 종류에 따라 이동상으로 기체가 사용되는 가스크로마토그래피(Gas Chromatography), 이동상으로 액체가 사용되는 액체크로마토그래피(Liquid Chromatography)로 대별될 수 있으며, 다시 액체크로마토그래피에서도 이동상에 가해지는 압력에 따라 고압액체크로마토그래피(HPLC ; High Pressure Liquid Chromatography - 이는 '고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography)라고도 불리운다) 등의 명칭으로 상용적으로 개발되어 시판되고 있다.Depending on the type of mobile phase, it can be classified into Gas Chromatography, which uses gas as a mobile phase, and Liquid Chromatography, which uses liquid as a mobile phase. High Pressure Liquid Chromatography (HPLC), which is commonly referred to as 'High Performance Liquid Chromatography', is commercially developed and marketed.
또한, 유리판이나 합성수지판에 실리카겔의 분말을 입힌 박막크로마토그래피(Thin Layer Chromatography) 등도 간단한 분석용으로 많이 사용되고 있으며, 분배계수의 차를 이용하는 대신 이온간의 이온결합을 이용하여 분리, 분석하는 이온교환크로마토그래피(Ion Exchange Chromatography) 등도 개발되어 사용되고 있다.In addition, thin layer chromatography coated with silica gel powder on a glass plate or a synthetic resin plate is widely used for simple analysis, and ion exchange chromatography that separates and analyzes ions using ionic bonds instead of using a difference in partition coefficient. Ion Exchange Chromatography is also being developed and used.
이처럼 다양한 크로마토그래피의 종류가 개발되고 상용적으로 공급되고 있기는 하나, 근본적으로 크로마토그래피가 분석하고자 하는 시료의 물리적 성질 즉, 고정상과 이동상 사이에서의 분배계수, 분자량 및 이온성 등을 이용한 분리에 기초하고 있기 때문에, 원하는 시료의 최적의 분리 및 분석조건은 획일적으로 정의 또는 결정될 수 없고, 대상 시료에 따라 고정상 및 이동상의 선택, 이동상의 흐름속도, 분배가 일어나는 오븐의 온도, 분리되어 용리되는 시료를 검출하는 검출기의 선택 등 여러 분석요소들의 상호작용에 의하여 결정되게 되며, 이러한 분석장치에서의 분석요소들의 결정은 분석결과를 좌우할 수 있는 매우 중요한 것으로서, 분석자들은 항상 크로마토그래피에 의한 최적분석장치를 선정하여야 하는 문제점이 있었다.Although various types of chromatography have been developed and supplied commercially, it is fundamentally used for separation using the physical properties of the sample to be analyzed, such as the partition coefficient, molecular weight and ionicity between the fixed and mobile phases. As a result, the optimum separation and analysis conditions for the desired sample cannot be defined or determined uniformly, and the choice of stationary and mobile phases, the flow rate of the mobile phase, the temperature of the oven in which the distribution takes place, and the sample eluted separately, depending on the sample of interest. It is determined by the interaction of various analysis elements, such as the selection of a detector to detect a, and the determination of the analysis elements in such an analysis device is very important to influence the analysis result. There was a problem that must be selected for the analysis apparatus.
특히, 가스크로마토그래피는, 도 1에 도시한 바와 같이, 그 필수구성요소로서 인젝터와 분석컬럼 및 검출기 등으로 구성되는 매우 간단한 구조를 가지며, 고압액체크로마토그래피 등의 액체크로마토그래피에 비하여 정밀도와 감도가 높으며, 유지, 보수가 용이하고, 설비가 단순하여 기초분석 및 상용적으로 반복되어 수행되는 정기적인 분석 등에 특히 유리하기 때문에 널리 사용되고 있다.In particular, as shown in Fig. 1, gas chromatography has a very simple structure composed of an injector, an analytical column, a detector, and the like as an essential component thereof, and has higher precision and sensitivity than liquid chromatography such as high pressure liquid chromatography. It is widely used because it is particularly advantageous for the basic analysis and routine analysis that is repeatedly performed commercially due to its high, easy maintenance and repair, and simple equipment.
그러나, 종래의 가스크로마토그래피에 의한 분석에서는 시료의 용매가 물인 경우 또는 시료가 물을 함유하는 경우에는, 물을 제거하기 위한 시료의 전처리나 또는 별도의 퍼지 앤드 트랩(Purge and Trap) 등과 같은 보조검출기기를 사용하지 않고는 그 분석이 불가능한 것으로 알려져 있었으며, 그에 따라 특히 하수 중의 유기오염물의 관리에 적용하지 못하는 등의 단점이 있었다. 또한, 비록 퍼지 앤드 트랩(예를 들면 미합중국 소재 Tekmar사의 Tekmar-3000)이 상용적으로 공급되고 있기는 하나, 가스크로마토그래피에 직접 시료를 주입(injection)하는 것에 비하여 불편하고, 또한 이러한 보조검출기기 자체가 또다른 분석요소로 작용하여 분석결과에 큰 영향을 미치기 때문에 수중 유기물의 분석에 적용하기에는 한계가 있었다.However, in the conventional analysis by gas chromatography, when the solvent of the sample is water or the sample contains water, it is necessary to pretreat the sample to remove the water or to assist such as a separate purge and trap. It is known that the analysis is impossible without using a detector, and accordingly, there is a disadvantage in that it cannot be applied to the management of organic pollutants in sewage. In addition, although purge and traps (e.g., Tekmar-3000 from Tekmar, USA) are commercially available, it is inconvenient compared to injecting the sample directly into gas chromatography, and such an auxiliary detector Because it acts as another analytical factor and greatly influences the analysis result, it was limited to be applied to the analysis of aquatic organic matter.
따라서, 물을 함유하는 유기물시료를 가스크로마토그래피를 사용하여 보다 정확하게 분석할 수 있는 새로운 분석장치를 개발할 필요가 있었다.Therefore, there is a need to develop a new analytical device capable of more accurately analyzing water-containing organic matter using gas chromatography.
본 발명의 목적은, 가스크로마토그래피의 라이너와 블랭크컬럼을 사용하여 소량의 물을 함유하고 있는 유기물시료를 전처리 없이 직접 분석할 수 있도록 하는 분석장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an analytical device capable of directly analyzing an organic material containing a small amount of water without using a pretreatment by using a gas chromatography liner and a blank column.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스크로마토그래피를 이용한 물함유 유기물시료의 분석장치는, 인젝터, 분석컬럼 및 검출기로 이루어지는 가스크로마토그래피에서 상기 인젝터와 분석컬럼 사이에 라이너와 블랭크컬럼을 연속으로 설치하여 이루어진다.In order to achieve the above object, an analysis apparatus for a water-containing organic material sample using gas chromatography according to the present invention includes a liner and a blank column continuously between the injector and an analytical column in a gas chromatography comprising an injector, an analytical column, and a detector. It is done by installation.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스크로마토그래피를 이용한 물함유 유기물시료의 분석장치는, 필수구성요소로서 인젝터, 분석컬럼 및 검출기 등을 포함하여 이루어지는 가스크로마토그래피에서 상기 인젝터와 분석컬럼 사이에 라이너와 블랭크컬럼을 연속으로 설치하여 이루어짐을 특징으로 한다.As shown in FIG. 2, an apparatus for analyzing a water-containing organic material using gas chromatography according to the present invention includes an injector, an analytical column, a detector, and the like as an essential component. Characterized in that the liner and the blank column is installed continuously between.
상기에서 인젝터, 분석컬럼 및 검출기 등은 모두 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 용이하게 이를 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있음은 자명한 것으로서, 특히 국내,외 유수의 제조업자들에 의하여 분석하고자 하는 시료의 물리적, 화학적 특성에 따라 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있도록 제조, 공급하고 있는 것이다.It is apparent that the injector, the analysis column, and the detector are all well known to those skilled in the art so that they can be easily purchased and used. According to the physical and chemical properties of the sample to be analyzed by those who are manufactured and supplied so that the appropriate one can be selected and used.
본 발명은 상용적으로 공급되는 라이너와 블랭크컬럼을 시료가 도입되는 인젝터와 시료가 분급되는 분석컬럼 사이에 연결시키고, 상기 라이너에는 특히 친수성의 충진물을 충진시켜 물을 포함하는 유기물시료가 인젝터를 통하여 유입되어도 이를 친수성의 충진물이 충진된 라이너와 블랭크컬럼을 통하면서 지연되도록 하여 유기물시료가 분석컬럼을 통하여 분급되어 검출기에서 검출되도록 한 점에 특징이 있는 것이다. The present invention connects a commercially supplied liner and a blank column between an injector into which a sample is introduced and an analytical column into which a sample is classified, and is filled with a hydrophilic filler in the liner, in particular an organic material containing water through the injector. Even if it is introduced, the hydrophilic filler is delayed through the filled liner and the blank column so that the organic material is classified through the analytical column and detected by the detector.
상기에서 사용되는 라이너와 친수성 충진물의 예로는 미합중국 소재 휴렛팩커드사의 스플릿라이너(split liner) 18740-60840과 오브이-1(OV-1) 등을 들 수 있으나, 이들은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 이들 예에 한정시키고자 하는 것은 아니다.Examples of the liner and hydrophilic filler used herein include the split liner 18740-60840 and Ov-1 (OV-1), manufactured by Hewlett-Packard, USA, but these are merely exemplary, and the present invention is illustrated in these examples. It is not intended to be limited to.
상기에서 블랭크컬럼이라 함은 분석컬럼이 분석하고자 하는 시료의 물리적, 화학적 특성에 따라 선택된 소정의 충진물로 충진되어있는 것을 의미함에 비하여 컬럼내에 어떠한 충진물도 충진하지 않은 컬럼을 의미하는 것으로서, 특히 바람직하게는 보로실리케이트(borosilicate)와 같은 유리질의 컬럼이 될 수 있다. 블랭크컬럼으로서 유리질의 컬럼이 바람직하게 사용되는 이유는 컬럼을 구성하는 유리질을 구성하는 유리중의 히드록시기가 물과 수소결합을 이룸으로써 유리질의 컬럼을 통과하는 물을 효과적으로 지연시킬 수 있기 때문인 것으로 이해되고 있다. 상기 블랭크컬럼의 예로서는 동 휴렛팩커드사의 캐필러리컬럼(capillary column) 19091A-112, 19091B-112, 19091W-012 등을 들 수 있다.The blank column as used herein means a column which does not fill any fillers in the column, whereas the analytical column is filled with a predetermined filler selected according to the physical and chemical properties of the sample to be analyzed, and particularly preferably. Can be a glassy column such as borosilicate. The reason why the glassy column is preferably used as the blank column is understood that the hydroxyl group in the glass constituting the glass constituting the column can effectively delay the water passing through the glassy column by forming a hydrogen bond with water. have. Examples of the blank column include capillary columns 19091A-112, 19091B-112, 19091W-012, etc. of the same Hewlett-Packard company.
상기 블랭크컬럼은 10 내지 50m의 길이를 갖는 것이 바람직하며, 상기 블랭크컬럼이 10m 미만인 경우에는 물의 지연효과가 낮아져 분석컬럼에 물이 도달하게 되어 분석신뢰도를 저하시킬 우려가 있으며, 50m를 초과하는 경우, 물 뿐만 아니라 유기물시료의 통과시간이 너무 길어져 분석에 많은 시간이 걸리게 되고, 분석결과의 재현성이 낮아지는 문제점이 있을 수 있다.Preferably, the blank column has a length of 10 to 50 m, and when the blank column is less than 10 m, the delay effect of water is lowered and water reaches the analytical column, which may lower the analysis reliability. As a result, the passage time of the organic material sample as well as the water is too long, it takes a lot of time to analyze, there may be a problem that the reproducibility of the analysis result is lowered.
또한, 상기 가스크로마토그래피는 질량검출기와 연계되어 사용되는 가스크로마토그래피-질량검출기(GC-MS ; Gas chromatography - Mass spectroscopy)가 될 수 있다.In addition, the gas chromatography may be a gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS) used in conjunction with a mass detector.
실시예Example
충진재로서 오브이-1(OV-1)을 채운 스플릿라이너(split liner) 18740-60840와 블랭크컬럼으로서 캐필러리컬럼(capillary column) 19091A-112를 통상의 가스크로마토그래피에 장착한 것을 제외하고는 통상의 가스크로마토그래피(모두 미합중국 소재 휴렛팩커드사 제품)에 의한 분석조건을 사용하여 15중량%의 물을 함유한 유기물시료로서 전체 중량에 대하여 10중량%의 물과 극성용매류로서 45중량%의 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 글리콜에스테르류로서 45중량%의 카비톨(carbitol)이 혼합된 혼합물시료를 분석하였으며, 그 분석결과의 크로마토그램을 도 3에 나타내었다.A split liner 18740-60840 filled with Ov-1 (OV-1) as a filler and a capillary column 19091A-112 as a blank column were normally mounted in conventional gas chromatography. Organic sample containing 15% by weight of water, using analytical conditions by gas chromatography (all manufactured by Hewlett-Packard Co., Ltd., USA), 45% by weight of dimethyl sulfide as a 10% by weight water and a polar solvent. A mixture sample containing 45% by weight of carbitol as a side (DMSO) and glycol ester was analyzed, and the chromatogram of the analysis result is shown in FIG. 3.
도 3의 크로마토그램에 의하면, 시료로서의 디메틸술폭사이드와 카비톨을 나타내는 피크가 잘 나타나 있으며, 물은 나타나지 않음을 알 수 있었으며, 따라서 물을 함유하는 시료를 통상의 크로마토그래피에 의하여 용이하게 분석할 수 있음을 확인할 수 있었다.According to the chromatogram of FIG. 3, it was found that the peaks showing dimethyl sulfoxide and carbitol as samples were well represented, and that water did not appear. Thus, samples containing water can be easily analyzed by conventional chromatography. Could confirm.
따라서, 본 발명에 의하면 통상 가스크로마토그래피용으로 사용되는 라이너와 충진물을 넣지 않은 블랭크컬럼을 인젝터와 분석컬럼사이에 연결시켜 물을 소량 함유하는 유기물시료에 대하여 물을 제거하기 위한 전처리를 수행하지 않고도 간단히 유기물시료를 높은 신뢰도로 분석할 수 있도록 하는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, a blank column containing no liner and a filler, usually used for gas chromatography, is connected between the injector and the analytical column without performing pretreatment to remove water for an organic sample containing a small amount of water. It is effective to simply analyze organic samples with high reliability.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
도 1은 종래의 가스크로마토그래피의 필수구성요소들을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a schematic view showing the essential components of a conventional gas chromatography.
도 2는 본 발명에 따른 가스크로마토그래피를 이용한 물함유 유기물시료의 분석장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.2 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for analyzing a water-containing organic material sample using gas chromatography according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 가스크로마토그래피를 이용하여 물함유 유기물시료를 분석한 결과로서의 크로마토그램이다.3 is a chromatogram as a result of analyzing a water-containing organic material sample using gas chromatography according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
1 : 인젝터 2 : 분석컬럼1: Injector 2: Analysis column
3 : 검출기 4 : 라이너3: detector 4: liner
5 : 블랭크컬럼5: blank column
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