کروماتوگرافی گازی یا Gas Chromatography – GC یکی از مهم‌ترین تکنیک‌های جداسازی و آنالیز مواد فرار در آزمایشگاه‌های صنعتی، تحقیقاتی و کنترل کیفیت است. این روش با قابلیت تشخیص اجزای شیمیایی در سطح ppm تا ppb، در صنایع نفت، گاز، داروسازی، محیط زیست، کشاورزی، غذایی و آزمایشگاه‌های تخصصی نقش حیاتی دارد.
در این مقاله از پارسیاگاز، ساختار دستگاه GC، نقش گازهای حامل، انواع ستون‌ها و دتکتورها و همچنین کاربردهای GC در پنج صنعت کلیدی را به‌صورت کامل و تخصصی بررسی می‌کنیم.
کروماتوگرافی گازی چیست؟
GC روشی تحلیلی است که برای جداسازی، شناسایی و اندازه‌گیری اجزای فرار یک نمونه استفاده می‌شود. نمونه (معمولاً مایع) به سیستم تزریق شده، در اثر حرارت تبخیر می‌شود و همراه با گاز حامل وارد ستون می‌گردد.
اجزای نمونه در ستون و با توجه به تعامل متفاوت با فاز ساکن، از هم جدا می‌شوند و توسط آشکارساز (Detector) تشخیص داده می‌شوند.
📌 بیشتر بخوانید: کالیبراسیون چیست؟ راهنمای کامل Calibration در صنعت و آزمایشگاه
اجزای اصلی سیستم کروماتوگرافی گازی
دستگاه GC از بخش‌های زیر تشکیل شده است:
1. گاز حامل (Carrier Gas Cylinder)
گاز بی‌اثر و بسیار خالص که وظیفه انتقال نمونه را دارد.
مهم‌ترین گازهای حامل عبارتند از:
| گاز حامل | مزایا | معایب |
|---|---|---|
| هلیوم (He) | پایداری بالا، بهترین انتخاب برای بسیاری از آشکارسازها | قیمت بالا |
| هیدروژن (H₂) | سریع‌ترین آنالیز، کارایی عالی ستون | قابلیت انفجار |
| نیتروژن (N₂) | اقتصادی، کارایی خوب | زمان آنالیز طولانی |
| آرگون (Ar) | مناسب برای آشکارساز ECD | گران‌تر |
خلوص گاز حامل باید حداقل 99.999٪ باشد.
وجود رطوبت یا اکسیژن → ایجاد نویز، افت حساسیت، تخریب ستون.
2. محل تزریق نمونه (Injector)
در این قسمت نمونه تبخیر شده و همراه گاز حامل وارد ستون می‌شود.
دمای تزریق باید:
- بالاتر از نقطه جوش اجزای نمونه
- پایین‌تر از دمای تخریب حرارتی
باشد.
3. ستون (Column)
مهم‌ترین بخش دستگاه برای جداسازی اجزای نمونه.
دو نوع اصلی ستون:
| نوع ستون | توضیحات | کاربرد |
|---|---|---|
| Packed Column | پر شده از ذرات جامد پوشیده از فاز ساکن | گازها و نمونه‌های ساده |
| Capillary Column | ستون‌های مویین با کارایی بالا | آنالیز مواد پیچیده و دقیق |
ستون‌های مویین شامل:
- WCOT
- SCOT
4. محفظه گرمکن (Oven)
وظیفه تنظیم دقیق دمای ستون را دارد.
دو مدل کارکرد:
- Isothermal – دمای ثابت
- Temperature Programing – برنامه دمایی برای نمونه‌های چندجزئی
5. آشکارساز (Detector)
دتکتور سیگنال خروجی اجزا را آشکار کرده و به رایانه ارسال می‌کند.
مهم‌ترین دتکتورها:
| Detector | ویژگی | کاربرد |
|---|---|---|
| TCD | عمومی – غیرتخریبی | گازها و ترکیبات معدنی |
| FID | بهترین برای ترکیبات آلی | صنایع غذایی، سوخت، دارو |
| ECD | بسیار حساس برای ترکیبات هالوژنی | محیط زیست، سموم کشاورزی |
دتکتورهای تخصصی:
- MSD (جرمی)
- FPD
- PID
- AED
چگونه کروماتوگرام تفسیر می‌شود؟
نمودار خروجی GC را کروماتوگرام می‌گویند.
هر پیک نشان‌دهنده یک جزء است.
- یک پیک → ماده خالص
- چند پیک → ماده ناخالص
مساحت زیر پیک → غلظت جزء
کاربرد کروماتوگرافی گازی در ۵ صنعت مهم
1. صنعت نفت، گاز و پتروشیمی
GC ابزاری ضروری در آنالیز:
- ترکیبات هیدروکربنی
- گاز طبیعی (NG) → میزان CH₄، C₂H₆، C₃H₈ …
- ناخالصی‌ها: H₂S، CO₂، مرکاپتان‌ها
- آنالیز LPG، بنزین، نفت سفید و گازوییل
گاز حامل رایج: هیدروژن و هلیوم
2. صنایع دارویی و پزشکی
به‌عنوان ابزار کنترل کیفیت:
- شناسایی ناخالصی‌های آلی
- تعیین حلال‌های باقیمانده (Residual Solvents)
- آنالیز ترکیبات فرار دارو
- شناسایی مواد مؤثره در پلاسما و سرم
دتکتورهای رایج: FID و MSD
3. صنایع غذایی
GC در صنایع غذایی کاربردهای حیاتی دارد:
- آنالیز طعم‌دهنده‌ها و اسانس‌ها
- تشخیص آلودگی‌ها و مواد فرار
- اندازه‌گیری اسیدهای چرب و روغن‌ها
- تشخیص تقلب غذایی (Adulteration)
4. محیط زیست
از GC برای کنترل و پایش آلودگی استفاده می‌شود:
- بررسی VOC ها در هوا
- شناسایی مواد سمی
- آنالیز سموم کشاورزی در خاک و آب
- اندازه‌گیری ترکیبات هالوژنی (با ECD)
5. صنایع آرایشی و بهداشتی
موارد استفاده:
- آنالیز اسانس‌ها و ترکیبات معطر
- بررسی خلوص حلال‌ها
- تشخیص مواد نگهدارنده
- شناسایی ترکیبات حساسیت‌زا
📌 بیشتر بخوانید: ۵ کاربرد مهم نیتروژن مایع در صنایع غذایی
چرا انتخاب گاز حامل صحیح در GC اهمیت دارد؟
زیرا گاز حامل تعیین‌کننده:
- سرعت آنالیز
- حساسیت دتکتور
- کارایی ستون
- تکرارپذیری نتایج
است.
پارسیاگاز تأمین‌کننده گازهای فوق خالص (Ultra High Purity – UHP) شامل:
می‌باشد.
جمع‌بندی
کروماتوگرافی گازی یکی از قدرتمندترین تکنیک‌های آنالیز ترکیبات فرار است که در آزمایشگاه‌ها و صنایع مختلف استفاده می‌شود.
دقت و کیفیت نتایج GC به‌شدت وابسته به:
- گاز حامل با خلوص بالا
- درست بودن روش دما
- نوع ستون و دتکتور
- کالیبراسیون دوره‌ای
می‌باشد.
یادداشتی از پارسیاگاز
پارسیاگاز به‌عنوان تولیدکننده و تأمین‌کننده گازهای آزمایشگاهی و گازهای مرجع کالیبراسیون، آماده ارائه:
- گاز حامل UHP مخصوص GC
- گازهای کالیبراسیون استاندارد
- هلیوم، نیتروژن، آرگون، هیدروژن
- رگولاتورهای آزمایشگاهی مخصوص GC
- مشاوره تخصصی انتخاب گاز مناسب دستگاه GC
می‌باشد.
برای مشاوره تخصصی، همین حالا با کارشناسان ما تماس بگیرید.
