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GC 장비 사용과 관련하여 궁금한 게 있어 질문 올립니다.
저는 촉매를 파우더 형태로 합성하여 성능 테스트를 하고 있는데요, 촉매를 유리 리액터에 로딩하고, 가스를 흘려서 나오는 생성 기체를 GC 장비로 측정하고 있습니다.
측정 중에 문제가 발생한 부분은 GC 데이터에서 원치않은 peak이 발견되는 것입니다.
아래 그림과 같이 GC 데이터를 찍으면, 작은 peak가 뜹니다.
위치상 N2, O2인 것 같은데 리액터 체결도 단단히 하고 있고, 체결 후 버블러로 leakage 확인까지 하는데, 이런 peak이 뜨네요...
깨끗하게 데이터가 찍히다가도 중간중간 이런 peak들이 떴다가 사라지는 경우도 있고요, 이런 peak들 없이 깨끗해 보이는 GC 데이터도 확대해보면 비슷한 위치에서 baseline보다 미세하게 조금 튀어나온 부분이 발견됩니다.
GC 데이터 분석할 때 이런 원치않는 peak들이 섞여 있으면 정확도에 영향을 줄 것 같은데요.
1) 미세한 peak들도 나타나지 않도록 조치할 수 있는 방법이나, 2)이런 peak들이 떴을 때는 해당 데이터를 아예 쓸 수 없는지...를 여쭙니다.
코센 여러분들의 조언을 기다리겠습니다. 감사합니다.
- GC
- 촉매
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변
이상후님의 답변
2019-07-26- 4
크로마토그래피에서 정확도의 의미는 표준물질 또는 분석하고자 하는 물질이 검출되는 retention time이 동일한 시간대에 나오는지가 가장 중요한 요소인거 같습니다. 물론, 검출되는 시간대에 나오는 피크의 area도 중요하겠지만 그 외에 baseline상에서 나오는 아주 미세한 피크들은 이동상에서 유래한 경우이거나, detector의 종류에 따라 종종 검출되는 경우도 있습니다. 위의 예시 피크에서 원치않는 작은 피크들이 표적 피크와 겹쳐나오지만 않는다면 정확도에는 영향을 주진 않습니다. 기기 조작시에 threshold를 조정하여 원치않는 피크를 검출되지 않도록 하는 방법도 있습니다.
이상후(sprout30) 2019-07-30위 데이터 상으로는 표적 피크와 완전히 분리되어 있고, 기기상에서 피크로 인지를 안하는 정도로 작은 피크이므로 분석에는 영향을 주지 않을 것으로 보입니다. 그렇다면 threshold 조정까지는 굳이 필요 없을 거 같습니다.
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김병관님의 답변
2019-07-27- 4
기체를 흘려주면서 GC 측정을 하신다고 하셨는데 그 기체에 포함되어있을 가능성은 없을까요?
그리고 파우더형 촉매라서 리액터에 로딩 중에 공기가 아주 미량 섞여서 안에 남아있을 수도 있을 것 같은데 리액터 등을 진공으로 내부 기체를 제거한 후에 GC 실험을 하실 수 있으면 완벽하게 공기를 제거할 수 있지 않을까 싶습니다.
근데 피크 적분값이 측정하고자하는 물질보다 100배 이상 아주 작아보이네요..
이정아(leja1994) 2019-07-29답변 감사합니다! 본격적으로 GC 데이터를 찍기 전에 다른 기체로 오랫동안 흘려주어서 웬만한 공기는 다 흘러나갔다고 생각을 했는데, 또 찍다보면 갑자기 보이는 경우가 있어서 걱정이었습니다 ㅠㅠ 하지만 윗분처럼 미량의 공기는 정확도에 큰 영향을 주지는 않는다는 말씀이시네요! 감사합니다!
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김상열님의 답변
2019-07-29- 3
GC는 ppm, 경우에 따라서는 ppb 레벨까지 분석할 수 있는 매우 정밀한 기기입니다. 아주 소량의 impurity도 분석될 수 있습니다. 촉매를 로딩하는 단계에서 공기가 유입될 수도 있고, 가스 안에도 소량의 공기가 들어 있을 수 있겠습니다.
기본적으로는 원치 않는 peak가 어떤 물질로 인함이고, 어떤 이유로 검출되는지 파악하고 있으며, 검출되는 양이 적고, 반응이나 생성물에 영향을 주지 않는다면 무시해도 될 것 같습니다.
이정아(leja1994) 2019-07-30답변 감사합니다! data 계산을 자세히 진행을 해봐야겠지만, 답변자님 말씀처럼 무시할 수 있는 정도의 수준일 것 같습니다. 감사합니다!
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답변
조윤환님의 답변
2019-08-06- 2
비가연성 기체 분석이므로 아마 TCD를 사용하셨겠군요.
해당 피크가 공기 중의 산소와 질소라면 두 피크의 상대비가 2:8 정도로 나올 겁니다.
공기 중 두 기체의 농도가 대략 그 정도 되니까요. 이 부분은 일반 실린지로 공기를 채취해서 GC에 인젝션해보면 쉽게 확인할 수 있습니다. RT와 상대비율이 모두 들어맞는다면 질소와 산소라고 단정해도 좋을 듯 합니다.
두 피크가 질소와 산소 피크가 맞다면 제 생각에도 분석에 큰 영향을 없겠습니다. 다만 유령 피크가 불규칙하게 출연하면 매번 이를 제외하고 비율을 계산해야하니 귀챦죠.
이럴 때는 특정 RT구간의 적분을 하지 않도록 설정이 가능 합니다. 이 경우에는 3.2~5min 구간의 적분을 해제하면 적분에서 완전히 제외할 수 있습니다.
Agilent GC의 ChemStation S/W의 경우 3.2min 부터 integration OFF, 5.0 min 부터 integration ON 명령을 event table에서 설정하시면 됩니다. 메뉴얼을 참고하시기 바랍니다. 다른 제조사 GC SW의 경우에도 비슷한 기능이 있으니 참고하세요.
공기의 영향을 차단하려면 미리 불활성 기체로 충분히 purging 을 하는 것 외에도 진공퍼징을 하면 더 효과적 입니다. 그리고 한 가지 더 신경쓸 부분은 샘플가스 토출구와 GC sampling valve 연결부를 잘 확인하는 것 입니다. 계속 기체가 흐르기 때문에 연결이 적절치 못하면 공기가 유입될 수 있습니다.
특히 페럴의 결체가 충분치 않아서 void volumn이 생기거나 결체부분이 약간 느슨할 경우 진동등에 의해 연결부가 흔들리면 작은 틈이 생기면서 불규칙하게 피크가 나타날 수 있습니다.
참고하세요.
이정아(leja1994) 2019-08-09답변 감사합니다! 말씀하신대로 TCD를 사용하고 있습니다. 결체부분의 느슨함도 있는 것 같기도 하고요(나중에 장비 정리할 때 보면 분명 꽉 조였는데도 살짝 풀려있는 느낌이 들곤했거든요). 근데 전체적인 데이터의 정확도에 큰 영향을 주는 것 같진 않긴 합니다ㅠㅠ 분석한 데이터가 좀 이상해서 여러가지고 원인을 고민해봤는데, 뭔가 다른 이유일 수도 있겠다는 생각이 들어서요.
답변 참고하여 해결해보도록 하겠습니다. 감사합니다!
답변 정말 감사합니다! 그런데 제가 사용하고 있는 GC 교정기체의 농도 단위가 mol%여서 측정된 area 비율로 data를 변환시키는 과정을 거친 뒤에 분석에 사용하고 있습니다. 그렇게 되면 원치않는 피크가 검출되었을 때 변환시킨 값에 영향을 주지 않을까요?