L’oxygène est-il visible sur FID ?
26 Jun 2022Du fait de sa sensibilité et de sa large plage d'étalonnage dynamique, le détecteur à ionisation de flamme (FID) est un détecteur sélectif très utilisé. Il ne réagit qu’aux composés organiques, contenant des atomes de carbone et d’hydrogène. Les molécules inorganiques, comme l’oxygène, l’azote, l’eau, le H2S, le CO, le CO2, etc. ne sont pas détectables avec un détecteur FID. Il est courant de profiter de ces performances sélectives pour analyser les composés organiques dans une matrice inorganique. Cela élimine le large pic de matrice du chromatogramme et une fluctuation de la ligne de base sera observée si on injecte un large volume.
Un de nos clients analyse l’éthylène dans l’air, un composé dégagé par les pommes mûres, en utilisant la colonne Rt-Q-BOND et un détecteur FID. La colonne Rt-Q-BOND résout toutes les perturbations de la ligne de base provoquées par le grand volume d’air traversant le détecteur à partir de l’éthylene (1). Toutefois, une large trainée de pic a été remarquée dans son analyte, alors que l’air ne peut pas être détecté. Les divers diagnostics de pannes ont montré par la suite que la traînée de pic correspondait à l’oxygène. .
Que s’est-il passé, alors ?
Le phénomène décrit est connu (2) mais mal compris. L’explication la plus plausible est que l’oxygène réagit avec le polymère Q-BOND dans l’insert chaud du détecteur et produit des fragments détectables par le FID observables sur le chromatogramme (Figure ci-dessous).
Pour mieux comprendre ce phénomène, nous avons étudié les effets qui peuvent induire une réaction de l’oxygène avec le polymère poreux. Certaines variables telles que le choix du gaz vecteur et la température ont été examinées. Nous en avons conclu que la quantité de fragments issus de la réaction dépend uniquement de la température et que ce phénomène n’est observé qu’à des températures supérieures à 200°C. Etant donné que la sortie de colonne traverse la zone chauffée du détecteur, elle est exposée à des températures élevées. Les tests ont montré que pour des températures de détecteur FID de 300°C, la réponse de "l’oxygène" était 15 fois plus importante qu’à 250°C alors qu’elle était légèrement observable à 200°C (Figure). Ces mêmes effets ont été observés avec d’autres polymères poreux de type Q provenant de plusieurs fabricants.
Figure : superposition des chromatogrammes obtenus lors d’injection de 500 µl d’oxygène dans une colonne Rt-Q BOND à des températures de détecteur FID de 200˚C, 250˚C et 300˚C.
Recommandons-nous d’arrêter l’utilisation des colonnes à base de polymères poreux pour l’analyse de l’oxygène ? Absolument pas. Les colonnes Rt-BOND offrent une sélectivité unique et une excellente rétention pour les analytes légers. Toutefois, pour réduire l’apparition des pics induits par l’oxygène, suivez ces conseils :
- Utilisez un piège à particules ou une ligne de transfert désactivée
De nombreux utilisateurs de colonnes PLOT utilisent déjà un piège à particules ou une ligne de transfert raccordée à l’extrémité de la colonne PLOT à l’aide d’un connecteur PressTight. Pour cette analyse, la colonne PLOT ne doit pas être insérée dans un FID chaud. Le piège à particules offre une protection supplémentaire et empêche les particules décrochées de la colonne d’atteindre le détecteur (Comment utiliser un piège à particules ?) (3).
- Température du FID et de l’injecteur
Si l’oxygène doit être mesuré avec une phase stationnaire à base de polymères poreux, il faudra baisser la température du détecteur FID (ou de tout autre détecteur) et de l’injecteur à 200°C. Cela ne devrait pas poser de problème lorsque la température finale de l’analyse est inférieure à 200°C.
Et, pour répondre à la question posée dans le titre : l’oxygène est-il visible sur FID ? Est-il possible d’utiliser le détecteur FID pour une quantification sélective des traces d’oxygène en ajoutant un réacteur "in-situ" à base de polymère poreux ? Peut-être, mais pour le moment, cela reste une idée.