Podstawy szybkiej chromatografii gazowej.pdf

© 2014 Sigma-Aldrich Co. LLC. All rights reserved.
Podstawy szybkiej chromatografii
gazowej
•Katarzyna Pokajewicz
sigma-aldrich.com

Obniżenie jednostkowego kosztu analizy
Większa ilość próbek może być zanalizowana w tym samym
czasie
Może być zastosowane do każdej aplikacji bez utraty jakości
rozdziału
Zwykle nie wymaga zakupu nowej aparatury
„Fast GC”
Czy warto?
W fast GC manipuluje się parametrami
kolumny i aparatu w celu skrócenia
czasu analizy przy zachowaniu dobrej
rozdzielczości

3
Krótsza analiza
Rozdzielczość utrzymana
•GC-MS SVOC
•mieszanina 86 związków
Tradycyjne GC, ~20 minut
(~115 ekstraktów/tydzień)
Fast GC, ~8,5 minuty
(~190 lab ekstraktów/tydzień)
Szybki przykład szybkiego GC – EPA 8270D
G003533
G003739
sigma-aldrich.com/fastgc

4
Jak skrócić czas analizy GC?
• Krótsza kolumna
• Szybszy program temperaturowy
• Szybszy przepływ gazu
• Mniejsza średnica kolumny
• Mniejsza grubość filmu
• Wodór jako gaz nośny

Podstawy teoretyczne
czyli jak i dlaczego to działa

6
Jak zwiększyć szybkość analizy GC?
(niekoniecznie)

7
Mamy trzy opcje, by zmniejszyć czas retencji tR:
1. Zmniejszyć L (długość kolumny)
2. Zmniejszyć k (współczynnik retencji) przez podwyższenie
temperatury
3. Zwiększyć u (prędkość liniową gazu nośnego)
Ale te zmiany pogarszają rozdział!
tR ~ L (k +1)
u
Szybkość analizy

8
Jak zwiększyć szybkość analizy GC?
(niekoniecznie)

Rozdzielczość poprawić możemy zwiększając
sprawność kolumny (N)
Sprawność kolumny (N) będzie tym większa, im więcej półek
teoretycznych w danej jednostce długości będzie ona miała, a więc
gdy wysokość półki (H) będzie jak najmniejsza
Jakość rozdziału
N = L/H

Flow
Dyfuzja podłużna
Opór przenoszenia
masy
Stationary phase
Mobile phase
A
B
C
1 na podstawie: Michael Dong (2006). Modern HPLC for Practicing Scientists
Dyfuzja wirowa
ang. eddy diffusion
H = A + B/u + Cu
Równanie van Deemtera
H (HETP) - wysokość równoważna półce teoretycznej

Jak zmniejszyć H?
Wysokość równoważną półce teoretycznej
u
C
u
B
A
H ⋅
+
+
=
u

3. Większy Ds (współczynnik dyfuzji, faza stacjonarna)
[wykorzystanie kolumn z cienką warstwą filmu]
B/u Cmu + Csu
1. Mniejszy promień (r ) kolumny
[wykorzystanie kolumn o mniejszej średnicy]
2. Większy Dm (współczynnik dyfuzji, faza ruchoma)
[wykorzystanie wodoru jako gazu nośnego]
Jak zmniejszyć H?
Wysokość równoważną półce teoretycznej

13
Średnica kolumny
Tradycyjne GC
ID >= 0,25 mm
Fast GC
ID 0,10-0,18 mm
Ultrafast GC
ID <=0,05 mm

14
14
Rodzaj gazu nośnego

Fast GC w praktyce

Dozowanie
• Nastrzyk z podziałem próbki (split)
Program temperaturowy
• Szybkość programu ograniczają możliwości aparatu
Szybkość detektora
• Wąskie piki wymagają większej ilości punktów
pomiarowych
Detektory MS
• Niektóre starsze detektory MS nie są kompatybilne
z wodorem
Aspekty praktyczne

© 2014 Sigma-Aldrich Co. LLC. All rights reserved. sigma-aldrich.com/fastgc
Aplikacja Fast GC
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne

Skrócenie kolumny
Kolumna SLB-5ms
15 m x 0,25 mm, 0,25 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Hel, 25 cm/sec
1
2
Kolumna SLB-5ms
30 m x 0,25 mm, 0,25 µm
70 °C (0,2 min.), 20°C/min.
do 325 °C (3 min.)
Hel, 25 cm/sec
•16 analitów (WWA)
.

Zamiana gazu nośnego na wodór
2
Kolumna SLB-5ms
15 m x 0,25 mm, 0,25 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 40 cm/sec
3
.
Kolumna SLB-5ms
15 m x 0,25 mm, 0,25 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Hel, 25 cm/sec

Zmniejszenie średnicy kolumny
3
Kolumna SLB-5ms
15 m x,0,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 40 cm/sec
4
.
Kolumna SLB-5ms
15 m x 0,25 mm, 0,25 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 40 cm/sec

Skrócenie kolumny (2)
4
Kolumna SLB-5ms
10 m x 0,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 40 cm/sec
5
.
Kolumna SLB-5ms
15 m x,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 40 cm/sec

Zwiększenie szybkości gazu nośnego
5
Kolumna SLB-5ms
10 m x 0,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 60 cm/sek.
6
.
Kolumna SLB-5ms
10 m x 0,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 40 cm/sek.

Szybszy program temperaturowy
6
Kolumna SLB-5ms
10 m x 0,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 40 °
°
°
°C/min.
to 175 °
°
°
°C, 25 °
°
°
°C/min. to
270 °
°
°
°C, 20 °C/min. to 325 °C
Wodór, 60 cm/sec
7
.
Kolumna SLB-5ms
10 m x 0,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 20 °C/min.
do 325 °C (3 min.)
Wodór, 60 cm/sec

1
7
Lepsza
rozdzielczość
.
Krótsza
analiza
Kolumna SLB-5ms
10 m x 0,10 mm, 0,10 µm
70 °C (0,2 min.), 40 °
°
°
°C/min.
to 175 °
°
°
°C, 25 °
°
°
°C/min. to
270 °
°
°
°C, 20 °C/min. to 325 °C
Wodór, 60 cm/sec
Kolumna SLB-5ms
30 m x 0,25 mm, 0,25 µm
70 °C (0,2 min.), 20°C/min.
do 325 °C (3 min.)
Hel, 25 cm/sec
•16 analitów (WWA)
Voilà!

25
Rozdział estrów kwasów tłuszczowych (FAMEs)
na kolumnie Omegawax (tradycyjne GC)
Column: Omegawax 250, 30m x 0.25mm ID x 0.25µm film (nr kat. 24136)
Inj.: 1µL of split 100:1, 250°C
Det.: FID (2 x 10-11), 260°C
Oven: 50°C (2 min) to 220°C at 4°C/min, hold 15 min
Carrier: helium, 30cm/sec, 205°C
Sample: 10mg/mL Supelco 37 Component FAME Mix
60 min!

26
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Time (min)
1
2
3 4
5
6
7
8
9 10
11
12
13
14 15
16
17,18
19,20
22 24
21
23 26
28,30
27
35,31
33
32
34 37
36
29
25
Column: 15m x 0.10mm ID x 0.10µm Omegawax (23399-U)
Inj: 250°C
Det. 260°C (FID)
Oven: 140°C, 40°C/min to 280°C (2 min)
Carrier: H2, 50 cm/sec, constant
Injection: 0.2 ul, 200:1 split
Sample: 37-Component FAME Mix (cat. # 47885-U), 2-4% by wt. in methylene chloride
Liner: 4mm ID, cup split
4.5min!
Rozdział estrów kwasów tłuszczowych(FAMEs)
na kolumnie Omegawax (szybkie GC)

28
FAMEs – olej z wątroby dorsza
Dzięki uprzejmości Prof. Luigi Mondello
G003783
SUPELCOWAX 10
10 m x 0.10 mm,
0.10 µm
hydrogen

29
FAMEs – 37-Component FAME Mix
G003461
SP-2560
75 m x 0.18 mm, 0.14 µm
hydrogen

30
FAMEs – PUFA (Rybi olej, Brevoortia tyrannus)
G003891
Omegawax 100
15 m x 0.10 mm, 0.10 µm
hydrogen

31
Cytrynowy olejek eteryczny
G003786
SLB-5ms
10 m x 0.10 mm,
0.10 µm
hydrogen

32
Podrobiony olejek cytrynowy
G003833
SLB-5ms
10 m x 0.10 mm,
0.10 µm
hydrogen
G003832
G003831
Lemon Essential Oil Sweet Orange Essential Oil
Lemon Essential Oil + 5%
Sweet Orange Essential Oil
(δ-3-carene/camphene ratio = 0.275)
The ratio of δ-3-carene/camphene cannot exceed
0.140 for a lemon essential oil to be considered pure

34
Związki półlotne – odpady stałe
G003739
SLB-5ms, GC-MS
20 m x 0.18 mm, 0.18 µm
helium

35
Dioksyny i furany
G004000
SLB-5ms, GC-ECD
15 m x 0.10 mm, 0.10 µm
hydrogen

36
Pestycydy chloroorganiczne
G003900
G003899
SLB-5ms
15 m x 0.10 mm, 0.10 µm
hydrogen
Equity-1701
15 m x 0.10 mm, 0.10 µm
hydrogen

37
Olej transformatorowy (Aroclor) - PCB
G003881
G003897
SLB-5ms
15 m x 0.10 mm, 0.10 µm
hydrogen
Equity-1701
15 m x 0.10 mm,
0.10 µm
hydrogen

38
Benzyna bezołowiowa
G003889
Equity-1
15 m x 0.10 mm, 0.10 µm
hydrogen

Kolumny do szybkiego GC
Ogólnego przeznaczenia:
•EQUITY-1,SPB-1
•SLB-5ms, EQUITY-5, SPB-5
•SUPELCOWAX 10
•Specjalnego przeznaczenia:
•VOCOL
•SPB-624
•EQUITY-1701
•Omegawax
•SP-2560
•TCEP
Kolumny z cieczami jonowymi:
•SLB-IL59, SLB-IL61, SLB-IL76, SLB-IL82, SLB-IL100, SLB-IL111

Podsumowanie
•W szybkim GC wykorzystujemy głównie kolumny o Φ 0,10 mm
•Wodór to preferowany gaz nośny
•Szybsze programy temperaturowe
Zalety
• Krótki czas analizy
• Sprawność
• Koszty
Problemy
• Ładowność kolumny
• Ograniczenia aparaturowe

Literatura
41

Literatura
42

Literatura
43

http:/ww.sigmaaldrich.com/gc
44

45

46

47
Dziękuję za uwagę!

Podstawy szybkiej chromatografii gazowej.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Featured

Featured (20)

Podstawy szybkiej chromatografii gazowej.pdf