دوره جامع کار با دستگاه کروماتوگرافی گازی و کاربردهای آن در صنعت

استاد دوره: دکتر مریم زارع- دکترای تخصصی بیوشیمی و استاد دانشگاه آزاد 

مدت زمان دوره: ۱۲.۵ ساعت

سرفصل‌های دوره در یک نگاه:

• مقدمه و اصول اولیه کروماتوگرافی گازی
  • تاریخچه و اهمیت کروماتوگرافی گازی
  • اصول جداسازی در کروماتوگرافی
  • مقایسه کروماتوگرافی گازی با سایر تکنیک‌های کروماتوگرافی
• اجزای دستگاه کروماتوگرافی گازی
  • سیستم تزریق نمونه
  • ستون‌های کروماتوگرافی
  • سیستم گرمایش ستون
  • آشکارسازها
    • آشکارساز یونیزاسیون شعله (FID)
    • آشکارساز هدایت حرارتی (TCD)
    • سایر آشکارسازهای متداول
• مکانیسم جداسازی در کروماتوگرافی گازی
  • اصول ترمودینامیکی جداسازی
  • برهمکنش‌های بین فاز متحرک و فاز ساکن
  • تاثیر دما و فشار بر جداسازی
• شرایط عملیاتی و بهینه‌سازی روش
  • انتخاب دمای بهینه ستون
  • برنامه‌ریزی دمایی
  • فشار گاز حامل و سرعت جریان
  • بهینه‌سازی نسبت تقسیم (Split ratio)
• تکنیک‌ها، فازهای اصلی و عملکرد ستون‌ها
  • انواع فاز ساکن و انتخاب مناسب آنها
  • مقایسه ستون‌های مویینه و پر شده
  • طول، قطر و ضخامت فیلم ستون
  • جلوگیری از اثرات Overloading ستون
• تفسیر کروماتوگرام و تحلیل داده‌ها
  • اجزای کروماتوگرام
  • محاسبات کمی و کیفی
  • استفاده از استانداردهای داخلی و خارجی
  • روش‌های کالیبراسیون
• عیب‌یابی و نگهداری دستگاه کروماتوگرافی گازی
  • مشکلات رایج در تزریق، جداسازی و آشکارسازی
  • روش‌های شستشو و احیای ستون
  • نگهداری روزانه و دوره‌ای دستگاه
• کاربردهای کروماتوگرافی گازی در صنایع مختلف
  • صنایع غذایی (آنالیز ترکیبات معطر)
  • صنایع نفت و پتروشیمی (تحلیل هیدروکربن‌ها)
  • صنایع داروسازی (کنترل کیفی محصولات)
  • محیط زیست (آنالیز آلاینده‌های هوا)

سرفصل‌های تفصیلی دوره:

مقدمه و اصول اولیه کروماتوگرافی گازی
 کروماتوگرافی گازی (GC) روشی کلیدی برای جداسازی و تحلیل ترکیبات فرار است که در دهه‌های گذشته تحولی عظیم در علوم تجزیه‌ای ایجاد کرده. این روش بر مبنای اختلاف میزان تمایل مواد به فاز متحرک (گاز حامل) و فاز ساکن کار می‌کند. در مقایسه با سایر روش‌های کروماتوگرافی مثل کروماتوگرافی مایع، GC دقت بالاتر، سرعت بیشتر و قابلیت تفکیک بهتری برای نمونه‌های گازی یا فرار ارائه می‌دهد.

• تاریخچه و اهمیت کروماتوگرافی گازی
• اصول جداسازی در کروماتوگرافی
• مقایسه کروماتوگرافی گازی با سایر تکنیک‌های کروماتوگرافی

اجزای دستگاه کروماتوگرافی گازی
 یک دستگاه GC شامل بخش‌هایی مانند سیستم تزریق نمونه (که ورود کنترل‌شده نمونه را ممکن می‌کند)، ستون کروماتوگرافی (محل اصلی جداسازی)، سیستم گرمایش ستون (برای کنترل دمای جداسازی) و آشکارسازها است. آشکارساز یونیزاسیون شعله (FID) و آشکارساز هدایت حرارتی (TCD) از پرکاربردترین آشکارسازها هستند، هر کدام با ویژگی‌های خاص برای انواع مختلف نمونه‌ها. در این دوره به تفصیل با این بخش‌ها و عملکرد هرکدام آشنا خواهید شد.

• سیستم تزریق نمونه
• ستون‌های کروماتوگرافی
• سیستم گرمایش ستون
• آشکارسازها
  • آشکارساز یونیزاسیون شعله (FID)
  • آشکارساز هدایت حرارتی (TCD)
  • سایر آشکارسازهای متداول

مکانیسم جداسازی در کروماتوگرافی گازی
 جداسازی در GC بر اساس اصول ترمودینامیکی و برهمکنش‌های بین مولکول‌های نمونه و فاز ساکن انجام می‌شود. میزان جذب یا رهایش ترکیبات به فاز ساکن تحت تاثیر دما و فشار قرار می‌گیرد؛ در نتیجه تغییر این شرایط می‌تواند قدرت جداسازی و زمان ماند نمونه‌ها را تنظیم کند.

• اصول ترمودینامیکی جداسازی
• برهمکنش‌های بین فاز متحرک و فاز ساکن
• تاثیر دما و فشار بر جداسازی

شرایط عملیاتی و بهینه سازی روش
 در GC، تنظیم دمای ستون و طراحی یک برنامه دمایی مناسب برای بهبود تفکیک و کاهش زمان تحلیل اهمیت زیادی دارد. فشار گاز حامل، سرعت جریان و نسبت تقسیم (Split Ratio) از دیگر عواملی هستند که با بهینه‌سازی آن‌ها می‌توان کارایی جداسازی و حساسیت روش را افزایش داد.

• انتخاب دمای بهینه ستون
• برنامه‌ریزی دمایی
• فشار گاز حامل و سرعت جریان
• بهینه‌سازی نسبت تقسیم (Split ratio)

تکنیک‌ها، فازهای اصلی و عملکرد ستون‌ها
 انتخاب صحیح فاز ساکن (مثل پلی‌سیلوکسان‌ها یا پلی‌اتیلن گلیکول‌ها) برای نوع ترکیبات مورد نظر حیاتی است. ستون‌های مویینه با قطر کم و ستون‌های پر شده در شرایط خاص کاربرد دارند. ویژگی‌هایی مانند طول، قطر داخلی و ضخامت لایه‌ی فاز ساکن در کارایی ستون مؤثرند و با مدیریت مناسب این ویژگی‌ها می‌توان از مشکلاتی مانند Overloading جلوگیری کرد.

• انواع فاز ساکن و انتخاب مناسب آنها
• مقایسه ستون‌های مویینه و پر شده
• طول، قطر و ضخامت فیلم ستون
• جلوگیری از اثرات Overloading ستون

تفسیر کروماتوگرام و تحلیل داده‌ها
 در تحلیل داده‌های GC، کروماتوگرام حاوی قله‌هایی است که هر کدام نشان‌دهنده یک ترکیب هستند. تفسیر کروماتوگرام شامل محاسبات کمی (مثل تعیین غلظت) و کیفی (شناسایی ترکیب) است که معمولاً با استفاده از استانداردهای داخلی یا خارجی و روش‌های کالیبراسیون معتبر انجام می‌شود تا دقت نتایج تضمین شود. شما به عنوان یک محقق که در پروژه‌ی خود از این روش استفاده میکنید باید آشنایی خوبی با تفسیر این داده ها داشته باشید که ما در این دوره به شما آموزش میدهیم.

• اجزای کروماتوگرام
• محاسبات کمی و کیفی
• استفاده از استانداردهای داخلی و خارجی
• روش‌های کالیبراسیون

عیب‌یابی و نگهداری دستگاه کروماتوگرافی گازی

عیب‌یابی و نگهداری دستگاه کروماتوگرافی گازی یکی از بخش‌های حیاتی در تضمین عملکرد صحیح و افزایش طول عمر دستگاه است. مشکلات رایج در فرآیند تزریق، جداسازی و آشکارسازی می‌توانند ناشی از آلودگی نمونه، نشت، یا تغییرات دمایی باشند که شناخت این مشکلات و رفع سریع آنها اهمیت زیادی دارد. برای حفظ کیفیت جداسازی، روش‌های شستشو و احیای ستون به‌کار می‌روند تا رسوبات یا آلاینده‌های باقی‌مانده حذف شده و کارایی ستون بازگردانده شود. همچنین، نگهداری روزانه (مانند بررسی وضعیت گازها و پاک‌سازی محل تزریق) و نگهداری دوره‌ای (شامل کالیبراسیون دستگاه، تعویض فیلترها و بررسی نشتی‌ها) نقش اساسی در پیشگیری از خرابی‌های پرهزینه و کاهش خطاهای تحلیلی ایفا می‌کند.

• مشکلات رایج در تزریق، جداسازی و آشکارسازی
• روش‌های شستشو و احیای ستون
• نگهداری روزانه و دوره‌ای دستگاه

کاربردهای کروماتوگرافی گازی در صنایع مختلف

کاربردهای کروماتوگرافی گازی در صنایع مختلف بسیار متنوع و حیاتی است. در صنایع غذایی از این روش برای شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات معطر و طعم‌دهنده‌ها استفاده می‌شود تا کیفیت و اصالت محصولات حفظ شود. در صنایع نفت و پتروشیمی، کروماتوگرافی گازی برای تحلیل دقیق انواع هیدروکربن‌ها، بررسی خلوص محصولات و تعیین ترکیب گازها و سوخت‌ها به کار می‌رود. در صنایع داروسازی این روش نقشی کلیدی در کنترل کیفی داروها، شناسایی ناخالصی‌ها و بررسی پایداری ترکیبات دارویی دارد. همچنین در زمینه محیط زیست، کروماتوگرافی گازی ابزاری مهم برای آنالیز آلاینده‌های هوا، تشخیص ترکیبات سمی و پایش کیفیت هوا محسوب می‌شود و به ارزیابی اثرات زیست‌محیطی کمک می‌کند.

• صنایع غذایی (آنالیز ترکیبات معطر)
• صنایع نفت و پتروشیمی (تحلیل هیدروکربن‌ها)
• صنایع داروسازی (کنترل کیفی محصولات)
• محیط زیست (آنالیز آلاینده‌های هوا)