Improvement of Sensitivity and Repeatability in Analysis of Formic Acid

Význam tématu

Formální analýza kyseliny mravenčí v nízkých koncentracích je klíčová pro výzkum umělé fotosyntézy a kontrolu kvality surovin a chemických produktů. Pro detekci na úrovni ppm jsou tradiční TCD detektory nedostatečné a použití metanizéru s FID přináší rizika deaktivace katalyzátoru a složitou údržbu. Detektor s výbojem bariérové ionizace (BID) umožňuje citlivé měření bez nutnosti methanizéru, přičemž kolony oddělují rušivé složky jako kyslík.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout metodiku pro vysoce citlivou a opakovatelnou analýzu kyseliny mravenčí v organických rozpouštědlech pomocí GC-BID a ověřit účinnost předúprav pomocí kyseliny fosforečné na skleněný insert a kolonu. Studie hodnotila citlivost, opakovatelnost a linearitu měření v různých rozpouštědlech.

Použitá metodika a instrumentace

• GC systém: Tracera (GC-2010 Plus) spojený s BID 2010 Plus
• Režim injekce: split 1:2, teplota injektoru 240 °C
• Kolona: RESTEK Rtx-WAX (60 m × 0,53 mm I.D., df 1,0 µm)
• Prenášeč plyn: helium 50 cm/s (constant linear velocity)
• Program teploty kolony: 80 °C – 130 °C (5 °C/min) – 230 °C (15 °C/min, 3 min)
• Detektor: BID s heliem 50 mL/min, teplota detektoru 240 °C
• Předúprava injektoru: skleněný insert Restek Sky Inlet (P/N 23319.1) ošetřený 0,3 % H₃PO₄ v acetonu
• Předúprava kolony: promytí 100 ppm H₃PO₄ v methanolu při 150 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza 10 ppm kyseliny mravenčí v acetonu bez ošetření insertu nevedla k detekci, zatímco po ošetření H₃PO₄ byla dosažena výrazná citlivost. Ošetření kolony zlepšilo tvar píku, což potvrdily chromatogramy před a po ošetření. Opakovatelnost 100 opakovaných měření 10 ppm roztoku prokázala CV 1,6 % při konstantní teplotě kolony 150 °C. Linearita mezi 1, 10 a 50 ppm byla v rozpouštědlech acetonu, N,N-dimethylacetamidu, acetonitrilu a methanolu vynikající (R² ≥ 0,9997).

Přínosy a praktické využití

Vyvinutá metoda umožňuje spolehlivou kvantifikaci kyseliny mravenčí v organických matricích na úrovni ppm bez použití methanizéru a složitých ventilačních systémů. Metoda nachází uplatnění v laboratořích pro QA/QC, chemický výzkum a v průmyslové analytice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření aplikace BID detektoru na další organické kyseliny a polaritu cílových látek
• Optimalizace povrchů kolony a injektoru pro minimalizaci adsorpce
• Automatizace procesu předúprav a integrace s vysokopropustnými GC systémy
• Vývoj pokročilých detektorů založených na bariérové ionizaci pro širší spektrum analytických úloh

Závěr

Optimalizované ošetření skleněného insertu a kolony kyselinou fosforečnou v kombinaci s GC-BID poskytuje robustní, citlivou a vysoce opakovatelnou metodu pro analýzu kyseliny mravenčí v organických rozpouštědlech. Metoda uspokojuje požadavky na nízké limity detekce a stabilitu měření.

Reference

• Shimadzu Application News No. G279A, LAAN-A-GC-E044A, první vydání červenec 2014, druhé vydání září 2018