RU2044316C1

RU2044316C1 - Process of chromatographic determination of concentrations of components of complex mixture

Info

Publication number: RU2044316C1
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Арутюнов; М.С. Вигдергауз
Original assignee: Самарский государственный университет
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: analytical chemistry. SUBSTANCE: process provides for chromatography of analyzed mixture together with definite quantity of one or several standard matters or additives for not less than three times with different quantities of injected sample. Concentrations of these components are determined by difference and absolute values of chromatographic signals of detector for individual components of analyzed mixture by extrapolation to zero value of average magnitudes of signals of standard matters or additives and determined components. EFFECT: improved authenticity of chromatographic determination. 1 tbl

Description

Изобретение относится к хроматографии и может быть использовано для определения концентраций отдельных компонентов сложных смесей неизвестного состава в различных отраслях народного хозяйства: химической, нефтяной, газовой, нефтехимической, металлургии, медицине, биологии, экологии и др. The invention relates to chromatography and can be used to determine the concentrations of individual components of complex mixtures of unknown composition in various sectors of the economy: chemical, petroleum, gas, petrochemical, metallurgy, medicine, biology, ecology, etc.

Известен хроматографический способ определения концентраций отдельных компонентов сложных смесей интерполяционным методом двойного внутреннего стандарта [1] при котором обеспечивается возможность определения концентраций отдельных компонентов смеси, близких по молекулярной структуре к веществам-стандартам, элюирующих до и после определяемых компонентов, без применения поправочных коэффициентов чувствительности по следующему уравнению:
C_i=Q

,(1) где Q_i, Q_ст1, Q_ст2 площади хроматографических пиков соответственно i-го компонента смеси и 1-го и 2-го внутренних стандартов;
r_ст1 и r_ст2 отношение количества 1-го и 2-го внутренних стандартов к количеству анализируемой смеси без стандартов.A known chromatographic method for determining the concentrations of the individual components of complex mixtures by the interpolation method of the double internal standard [1], which provides the ability to determine the concentrations of the individual components of the mixture, similar in molecular structure to standard substances, eluting before and after the determined components, without applying sensitivity correction factors as follows equation:
C _i = Q

, (1) where Q _i , Q _st1, Q _{st2 are the} areas of chromatographic peaks of the i-th component of the mixture and the 1st and 2nd internal standards, respectively;
r _st1 and r _{st2 the} ratio of the number of 1st and 2nd internal standards to the number of the analyzed mixture without standards.

Недостатком известного способа является невысокая точность определения концентраций компонентов смеси за счет неучтенных систематических погрешностей, обусловленных наличием начального коэффициента в уравнении градуировочной характеристики, а также влиянием нелинейности зависимости хроматографических сигналов детектора от содержания компонентов и стандартных веществ в анализируемой смеси. The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the concentrations of the components of the mixture due to unaccounted for systematic errors due to the presence of an initial coefficient in the equation of the calibration characteristic, as well as the influence of the nonlinearity of the dependence of the chromatographic signals of the detector on the content of components and standard substances in the analyzed mixture.

Известен способ хроматографического определения концентраций отдельных компонентов сложных смесей, например, с применением одного внутреннего стандарта, добавки, метки и др. [1] Однако точность определения концентраций этими методами по сравнению с методом двойного внутреннего стандарта значительно ниже. A known method of chromatographic determination of the concentrations of individual components of complex mixtures, for example, using one internal standard, additives, labels, etc. [1] However, the accuracy of determination of concentrations by these methods compared with the double internal standard method is significantly lower.

Известны также способы, предусматривающие экстраполяцию полученных данных с целью уменьшения погрешностей, вызванных влиянием относительных количеств использованных образцов сравнения и добавок путем экстраполяции количества добавки к нулю на основе результатов нескольких определений с различными количествами добавок [1]
Однако при использовании известного способа не обеспечивается достаточная точность за счет влияния нелинейности хроматографических сигналов от содержания определяемых компонентов в смеси (нелинейность учитывается только для добавки при экстраполяции ее количества к нулю).Methods are also known for extrapolating the obtained data in order to reduce errors caused by the influence of the relative amounts of reference samples used and additives by extrapolating the amount of additive to zero based on the results of several determinations with different amounts of additives [1]
However, when using the known method, sufficient accuracy is not ensured due to the influence of non-linearity of chromatographic signals on the content of the determined components in the mixture (non-linearity is taken into account only for the additive when extrapolating its amount to zero).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ хроматографического определения концентраций компонентов смеси, при котором анализируемую смесь разделяют на хроматографической колонке дважды при различных количествах вводимых в колонку проб и по разности сигналов детектора для каждого отдельного компонента смеси при каждом анализе с разными пробами определяют их концентрации известными методами [2]
Недостатком известного способа является то, что систематические погрешности при определении концентраций компонентов смеси, вызванные нелинейностью хроматографических сигналов от их содержания, полностью не устраняются, так как по разности сигналов детектора для этих компонентов при анализе двух разных объемов проб исключается влияние только начального коэффициента в линейном уравнении градуировочной характеристики.Closest to the invention, the technical essence is a method for chromatographic determination of the concentrations of mixture components, in which the analyzed mixture is separated on a chromatographic column twice at different amounts of samples introduced into the column and the concentration of the detector signals for each individual component of the mixture in each analysis with different samples determines their concentration known methods [2]
The disadvantage of this method is that the systematic errors in determining the concentrations of the components of the mixture caused by the nonlinearity of the chromatographic signals from their content are not completely eliminated, since the difference of the detector signals for these components when analyzing two different sample volumes excludes the influence of only the initial coefficient in the linear equation calibration characteristics.

Целью изобретения является повышение точности определения концентраций отдельных компонентов сложных смесей. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the concentrations of the individual components of complex mixtures.

Цель достигается тем, что в способе хроматографического определения концентраций компонентов сложной смеси, при котором анализируемую смесь разделяют на хроматографической колонке дважды при различных количествах вводимой пробы и по разности хроматографических сигналов детектора для каждого компонента определяют их концентрацию в смеси известными методами, анализируемую смесь хроматографируют совместно с фиксированным количеством одного или нескольких стандартных веществ или добавок дополнительно третий или более раз и по разности, а также абсолютным значениям хроматографических сигналов детектора для отдельных компонентов анализируемой смеси и стандартных веществ или добавок определяют концентрации этих компонентов экстраполяцией к нулевой величине средних значений сигналов стандартов и определяемых компонентов. The goal is achieved by the fact that in the method of chromatographic determination of the concentrations of the components of a complex mixture, in which the analyzed mixture is separated on a chromatographic column twice at different amounts of the introduced sample and the difference in the chromatographic signals of the detector for each component determines their concentration in the mixture by known methods, the analyzed mixture is chromatographed in conjunction with a fixed amount of one or more standard substances or additives an additional third or more times and differently In addition to the absolute values of the chromatographic signals of the detector for individual components of the analyzed mixture and standard substances or additives, the concentrations of these components are determined by extrapolation to the zero value of the average values of the standard signals and the determined components.

При решении поставленной задачи создается технический результат, который заключается в исключении влияния нелинейности характеристик зависимости сигналов от содержания как определяемых компонентов, так и стандартов в анализируемой смеси на результаты определения концентраций отдельных компонентов. When solving this problem, a technical result is created, which consists in eliminating the influence of non-linearity of the characteristics of the dependence of the signals on the content of both the determined components and the standards in the analyzed mixture on the results of determining the concentrations of individual components.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что по результатам трех анализов смеси совместно с определенным количеством введенного стандарта или добавки на трех разных, произвольных по величине, объемах пробы определяют шесть значений концентраций компонента, причем три по абсолютным значениям хроматографических сигналов, а три по их разности. Эти шесть значений концентраций экстраполируют к нулевой величине средних значений сигналов компонента и стандарта (аналогично приведению к нулевому значению вводимой пробы). При этом количество компонента и стандарта в каждой хроматографируемой пробе меняется при неизменной их концентрации в исходной смеси, что обеспечивает возможность исключения систематических погрешностей от нелинейности. The essence of the proposed method lies in the fact that according to the results of three analyzes of the mixture, together with a certain amount of the introduced standard or additive, three values of the component concentration are determined on three different sample volumes, arbitrary in magnitude, three of which are absolute values of chromatographic signals, and three are their difference . These six concentration values extrapolate to a zero value of the average values of the signals of the component and the standard (similar to reducing the input sample to zero). In this case, the amount of component and standard in each chromatographic sample varies with their concentration in the initial mixture unchanged, which makes it possible to exclude systematic errors from nonlinearity.

Заявляемый способ характеризуется новой совокупностью существенных признаков, обеспечивающей достижение технического результата, что позволяет повысить точность определения концентрации отдельных компонентов сложных смесей. The inventive method is characterized by a new set of essential features, ensuring the achievement of a technical result, which improves the accuracy of determining the concentration of individual components of complex mixtures.

Способ может быть осуществлен следующим образом. The method can be carried out as follows.

П р и м е р. Анализы проводились на хроматографе "Цвет 570" с пламенно-ионизационным детектором. Хроматографические сигналы анализируемых компонентов (площади пиков) измерялись электронным интегратором системы автоматизации анализа хроматографа. PRI me R. The analyzes were carried out on a Color 570 chromatograph with a flame ionization detector. The chromatographic signals of the analyzed components (peak areas) were measured by an electronic integrator of the chromatographic analysis automation system.

Анализируемая смесь разделялась на колонке из нержавеющей стали (длина 1 м, внутренний диаметр 3 мм). The analyzed mixture was separated on a stainless steel column (length 1 m, internal diameter 3 mm).

В качестве неподвижной жидкой фазы использовался сквалан, нанесенный в количестве 20 мас. на твердый носитель инертон. Газ-носитель гелий, расход 30 см³/мин. Ввод пробы для анализа микрошприцем. Температура термостата колонки 86^оС.Squalane applied in an amount of 20 wt.% Was used as the stationary liquid phase. on a solid carrier inerton. Carrier gas helium, flow rate 30 cm ³ / min. Entering a sample for analysis with a microsyringe. The temperature of the column thermostat is 86 ^o C.

Для анализа использовалась искусственная смесь, содержащая углеводороды: гептан, нонан, 2-метилгептан, гексан, октан и декан. Определяемым компонентом смеси являлся 2-метилгептан. Его концентрация в исходной смеси равна 14,8 об. В качестве стандартных веществ использовались гептан и нонан с концентрациями в исходной смеси соответственно 18,43 и 20,41 об. Содержание остальных компонентов смеси (гексана, октана и декана) не нормировалось. For analysis, we used an artificial mixture containing hydrocarbons: heptane, nonane, 2-methylheptane, hexane, octane and decane. The determined component of the mixture was 2-methylheptane. Its concentration in the initial mixture is equal to 14.8 vol. As standard substances heptane and nonane with concentrations in the initial mixture of 18.43 and 20.41 vol. The content of the remaining components of the mixture (hexane, octane and decane) was not normalized.

Искусственная смесь анализировалась на хроматографе трижды при трех различных количествах (объемах) пробы. The artificial mixture was analyzed on a chromatograph three times at three different amounts (volumes) of the sample.

Сравнительные данные экспериментальной проверки известного и предлагаемого способов, приведены в таблице. Comparative data of the experimental verification of the known and proposed methods are shown in the table.

1-й анализ. Ориентировочный объем вводимой пробы микрошприцем составлял 500 мкл. Площади хроматографических пиков гептана, 2-метилгептана и нонана приведены в п.1 таблицы. 1st analysis. The approximate volume of the injected sample with a microsyringe was 500 μl. The chromatographic peak areas of heptane, 2-methylheptane and nonane are given in table 1.

2-й анализ. Ориентировочный объем пробы составлял 200 мкл. Площади пиков приведены в п.2 таблицы. 2nd analysis. The approximate sample volume was 200 μl. Peak areas are given in paragraph 2 of the table.

3-й анализ. Ориентировочный объем пробы составлял 50 мкл. Площади пиков приведены в п.3 таблицы. 3rd analysis. The approximate sample volume was 50 μl. Peak areas are given in paragraph 3 of the table.

В пп. 4-6 таблицы приведены разности площадей хроматографических пиков, определенные соответственно из 1-го и 2-го, 1-го и 3-го, 2-го и 3-го анализов. In paragraphs Table 4-6 shows the differences in the areas of chromatographic peaks determined respectively from the 1st and 2nd, 1st and 3rd, 2nd and 3rd analyzes.

В пп.1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1, 6.1 таблицы приведены концентрации 2-метилгептана, определенные известным интерполяционным методом двойного внутреннего стандарта по уравнению (1). In paragraphs 1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1, 6.1 of the table, the concentrations of 2-methylheptane determined by the known interpolation method of the double internal standard according to equation (1) are given.

В пп. 1.2, 2.2, 3.2, 4.2, 5.2 и 6.2 таблицы приведены средние значения трех площадей пиков гептана, 2-метилгептана и нонана. In paragraphs Table 1.2, 2.2, 3.2, 4.2, 5.2 and 6.2 show the average values of the three peak areas of heptane, 2-methylheptane and nonane.

В п.7 таблицы приведены значения концентраций гептана, 2-метилгептана и нонана в исходной смеси, об. In paragraph 7 of the table shows the values of the concentrations of heptane, 2-methylheptane and nonane in the initial mixture, vol.

Концентрацию 2-метилгептана определяли известным способом по разности хроматографических сигналов 2-го и 3-го анализов методом двойного внутреннего стандарта п.8 таблицы. The concentration of 2-methylheptane was determined in a known manner by the difference of the chromatographic signals of the 2nd and 3rd analyzes by the double internal standard method of paragraph 8 of the table.

Концентрацию 2-метилгептана предлагаемым способом определяли экстраполяцией шести полученных значений концентраций пп.1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1 и 6.1 таблицы к нулевой величине средних значений площадей пиков, гептана, 2-метилгептана и нонана пп. 1.2, 2.2, 3.2, 4.2, 5.2 и 6.2 таблицы с использованием метода наименьших квадратов. Возможно применение графической экстраполяции, п.9 таблицы. The concentration of 2-methylheptane by the proposed method was determined by extrapolating the six obtained values of the concentrations of paragraphs 1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 5.1 and 6.1 of the table to the zero value of the average values of the peak areas, heptane, 2-methylheptane and nonane pp. 1.2, 2.2, 3.2, 4.2, 5.2 and 6.2 tables using the least squares method. Perhaps the use of graphical extrapolation, paragraph 9 of the table.

Относительные погрешности определения концентраций 2-метилгептана известным способом приведены соответственно в пп.8.1 и 9.1 таблицы. The relative errors in determining the concentrations of 2-methylheptane in a known manner are given in paragraphs 8.1 and 9.1 of the table, respectively.

Как видно из приведенных в таблице данных, точность определения концентрации 2-метилгептана предлагаемым способом значительно выше, чем известным. As can be seen from the data in the table, the accuracy of determining the concentration of 2-methylheptane by the proposed method is significantly higher than the known one.

В п.10 таблицы приведены поправочные коэффициенты чувствительности, определенные по результатам анализа. Ошибка определения по сравнению с поправочными коэффициентами из литературных данных составляет 2,6% In clause 10 of the table, correction sensitivity coefficients are determined based on the analysis results. The error of determination in comparison with correction factors from the literature data is 2.6%

Claims

METHOD FOR CHROMATOGRAPHIC DETERMINATION OF CONCENTRATIONS OF COMPONENTS OF A COMPLEX MIXTURE, in which the analyzed mixture is separated on a chromatographic column twice at different amounts of the introduced sample and the difference in the chromatographic signals of the detector for each component determines their concentration in the mixture, characterized in that the analyzed mixture is chromatographed together with a fixed amount or several standard substances or additives having similar physicochemical properties and retention times with fissile components further third times or more, and from the difference, and absolute values of chromatographic detector signals for the individual components of the mixture being analyzed and determine the concentration of the standard substance of these components to zero by extrapolation of the mean value of signals of standard substances or additives, and the test components.